Analyse af EMI-styringsteknologi for skiftende strømforsyning
I dette papir analyseres mekanismen for EMI i at skifte strømforsyning i detaljer, og en række EMI-undertrykkelsesstrategier fremlægges, hvilket effektivt forbedrer den elektromagnetiske kompatibilitet af skiftende strømforsyning.
Skiftende strømforsyning er en slags strømelektronisk produkt, der bruger strømhalvlederenheder og integrerer strømkonverteringsteknologi, elektronisk elektromagnetisk teknologi og automatisk kontrolteknologi. På grund af dets fordele ved lavt strømforbrug, høj effektivitet, lille volumen, let vægt, stabilt arbejde, sikkerhed og pålidelighed og bredt spændingsstabiliseringsområde, er det meget udbredt inden for computere, kommunikation, elektroniske instrumenter, industriel automatisk kontrol, nationalt forsvar og husholdningsapparater. Skiftende strømforsyning har imidlertid dårlig transient respons og er tilbøjelig til elektromagnetisk interferens (EMD), og EMI-signalet optager et bredt frekvensområde og har en vis amplitude. Disse EMI-signaler forurener det elektromagnetiske miljø gennem ledning og stråling og forårsager interferens på kommunikationsudstyr og elektroniske instrumenter, hvilket begrænser brugen af skiftende strømforsyning til en vis grad.
1 skiftende strømforsyning forårsager elektromagnetisk interferens
Elektromagnetisk interferens (EMI) er en slags ydeevneskade på elektroniske system eller delsystem forårsaget af uventede elektromagnetiske forstyrrelser. Den består af tre grundlæggende elementer: interferenskilde, det vil sige udstyr, der genererer elektromagnetisk interferensenergi; Koblingskanal, det vil sige kanalen eller mediet til transmission af elektromagnetisk interferens; Følsomt udstyr, det vil sige enheder, udstyr, undersystemer eller systemer beskadiget af elektromagnetisk interferens. Baseret på dette er de grundlæggende foranstaltninger til at kontrollere elektromagnetisk interferens: undertrykkelse af interferenskilder, afbrydning af katastrofens vej, reduktion af følsomt udstyrs reaktion på interferens eller forøgelse af det elektromagnetiske følsomhedsniveau.
I henhold til arbejdsprincippet for at skifte strømforsyning er det kendt, at skiftende strømforsyning først ensretter strømfrekvensens vekselstrøm til jævnstrøm, derefter inverterer den til højfrekvent vekselstrøm og til sidst udsender den gennem ensretning og filtrering for at opnå stabil jævnstrømsspænding . I kredsløbet arbejder strømtrioden og dioden hovedsageligt i koblingstilstanden og arbejder i mikrosekundrækkefølgen; Når triode og diode tændes og slukkes, ændres strømmen meget i løbet af stigende og faldende tid, hvilket er let at generere radiofrekvensenergi og danne interferenskilder. Samtidig vil transformatorens lækinduktans og spidsbelastningen forårsaget af udgangsdiodens omvendte genvindingsstrøm også danne potentiel elektromagnetisk interferens.
Skiftende strømforsyning fungerer normalt ved høj frekvens, og frekvensen er over 02 kHz, så dens distribuerede kapacitans kan ikke ignoreres. På den ene side har isoleringsarket mellem kølepladen og samlerøret et stort kontaktområde og et tyndt isoleringsark, så den fordelte kapacitans mellem dem kan ikke ignoreres ved høj frekvens, og højfrekvent strøm vil flow til kølepladen gennem den distribuerede kapacitans og derefter til chassisets jord, hvilket resulterer i common-mode interferens; På den anden side er der en fordelt kapacitans mellem de primære trin i pulstransformatoren, som direkte kan fusionere spændingen fra primærviklingen til sekundærviklingen og producere common-mode interferens på de to strømledninger med DC-udgang fra sekundærviklingen snoet.
Derfor er interferenskilderne i koblingsstrømforsyningen hovedsageligt koncentreret i komponenterne såsom koblingsrør, dioder og højfrekvente transformere, samt AC-indgangs- og ensretterudgangskredsløb.
2 Foranstaltninger til at undertrykke elektromagnetisk interferens fra skiftende strømforsyning
Normalt vedtager EMI-styring af skiftende strømforsyning hovedsagelig filtreringsteknologi, afskærmningsteknologi, tætningsteknologi og jordingsteknologi. EMI-interferens kan opdeles i ledningsinterferens og strålingsinterferens i henhold til transmissionsvejen. Skiftende strømforsyning leder hovedsageligt interferens, og dens frekvensområde er det bredeste, omkring 10 kHz-30MHz. Modforanstaltningerne til at undertrykke ledet interferens er grundlæggende løst i tre frekvensbånd: 10kHz-150kHz, 150kHz-10MHz og derover. Normal interferens er hovedsageligt i intervallet 10kHz til 150kHz, hvilket generelt løses af et generelt LC-filter. Common-mode-interferens er hovedsageligt i området 150 kHz-10 MHz, hvilket normalt løses med common-mode-afvisningsfilter. Modforanstaltningerne for frekvensbåndet over 10MHz er at forbedre filterets form og tage elektromagnetiske afskærmningsforanstaltninger.
2.1 ved hjælp af AC input EMI filter.
Normalt er der to måder at transmittere interferensstrøm på lederen: common mode og differential mode. Common-mode interferens er interferensen mellem bærevæsken og jorden: Interferensen har samme størrelse og retning og eksisterer mellem en hvilken som helst relativ jord i strømforsyningen eller mellem den neutrale linje og jorden. Det er hovedsageligt produceret af du/dt, og di/dt producerer også visse common-mode interferens. Den differentielle tilstandsinterferens er interferensen mellem bærevæsker: Interferensen er lige stor og modsat i retning og eksisterer mellem faselinjen og den neutrale linje af strømforsyningen og faselinjen og faselinjen. Når interferensstrømmen transmitteres på lederen, kan den optræde i både common mode og differential mode. Common-mode interferensstrøm kan dog kun interferere med nyttige signaler, efter at den bliver til differential-mode interferensstrøm.
Der er de ovennævnte to former for interferens i vekselstrømstransmissionsledningen, normalt lavfrekvent differentialtilstandsinterferens og højfrekvent common mode-interferens. Generelt er amplituden af differentialtilstandsinterferens lille, frekvensen er lav, og den forårsagede interferens er lille; Common-mode interferens har stor amplitude og høj frekvens, og den kan også producere stråling gennem ledninger, hvilket forårsager stor interferens. Hvis der bruges et passende EMI-filter ved indgangsenden af AC-strømforsyningen, kan elektromagnetisk interferens effektivt undertrykkes. Det grundlæggende princip for EMI-filteret for strømforsyningen er vist i figur 1, hvor differentialmodekondensatorerne C1 og C2 bruges til at kortslutte differentialtilstandsinterferensstrømmen, mens mellemledningsjordingskondensatorerne C3 og C4 bruges til at kortslutte. kredsløb common mode interferensstrømmen. Common-mode drosselspole er sammensat af to spoler med samme tykkelse og viklet på en magnetisk kerne i samme retning. Hvis den magnetiske kobling mellem de to spoler er meget tæt, vil lækinduktansen være meget lille, hvilket er dårligt i elledningens frekvensområde.
Modusreaktansen bliver meget lille; Når belastningsstrømmen løber gennem common-mode droslen, er de magnetiske feltlinjer, der genereres af spolerne forbundet i serie på faselinjen, modsatte af dem, der genereres af spolerne, der er forbundet i serie på den neutrale linje, og de ophæver hinanden i magnetisk kerne. Derfor, selv i tilfælde af stor belastningsstrøm, vil den magnetiske kerne ikke blive mættet. For common-mode interferensstrømmen er de magnetiske felter, der genereres af de to spoler, i samme retning, hvilket vil præsentere en stor induktans, og dermed spille en rolle i at dæmpe common-mode interferenssignalet. Her bør common mode chokeren være lavet af ferritmagnetisk materiale med høj permeabilitet og gode frekvenskarakteristika.
