Elektromagnetisk kompatibilitetsdesignskema for højfrekvent skiftende strømforsyning
Hvis problemet med elektromagnetisk interferens (EMI) i selve højfrekvente strømforsyningen ikke håndteres korrekt, er det ikke kun let at forårsage forurening af elnettet, hvilket direkte påvirker den normale drift af andet elektrisk udstyr, men også let at danne elektromagnetisk forurening i det indkommende rum, hvilket resulterer i problemet med elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) af højfrekvent skiftende strømforsyning. Denne artikel fokuserer på at analysere den elektromagnetiske interferens, der overstiger standarden i 1200W (24V/50A) højfrekvent omskiftende strømforsyningsmodul, der bruges i jernbanesignalstrømforsyningsskærme, og foreslår forbedringsforanstaltninger.
De elektromagnetiske forstyrrelser, der genereres af højfrekvente skiftende strømforsyninger, kan opdeles i to kategorier: ledningsforstyrrelser og udstrålede forstyrrelser. Ledede forstyrrelser forplanter sig gennem AC-strømkilder med frekvenser under 30MHz; Strålingsforstyrrelser forplanter sig gennem rummet med frekvenser fra 30 til 1000MHz.
Analyse af elektromagnetiske forstyrrelseskilder i højfrekvente strømforsyninger
Skiftende effekttransistorer fungerer i højfrekvente lednings- og afskæringstilstande. For at reducere switchtab, forbedre effekttætheden og den samlede effektivitet bliver switchtransistorens åbnings- og lukkehastighed hurtigere og hurtigere, normalt på få mikrosekunder. Switch-transistoren åbner og lukker ved denne hastighed og danner overspændings- og overspændingsstrøm, som vil generere højfrekvente og højspændingsspidsovertoner og elektromagnetisk interferens på rum- og AC-indgangslinjer.
Samtidig med at højfrekvente transformatoren T1 udfører effekttransformation, genererer den vekslende elektromagnetiske felter, udstråler elektromagnetiske bølger ud i rummet og danner strålingsforstyrrelser. Transformatorens distribuerede induktans og kapacitans genererer oscillationer, som kobles til AC-indgangskredsløbet gennem den fordelte kapacitans mellem transformatorens primære trin, hvilket danner ledende forstyrrelser.
Når udgangsspændingen er relativt lav, fungerer udgangsensretterdioden i en højfrekvent koblingstilstand og er også en kilde til elektromagnetisk interferens.
På grund af den parasitære induktans og junction kapacitans af diodens ledning, såvel som påvirkningen af omvendt genvindingsstrøm, fungerer den ved højspændings- og strømændringshastigheder. Jo længere diodens omvendte genopretningstid, jo større påvirkning af spidsstrøm, og jo stærkere er forstyrrelsessignalet, hvilket resulterer i højfrekvent dæmpningsoscillation, som er en ledningsforstyrrelse i differentiel tilstand.
Alle genererede elektromagnetiske signaler transmitteres til eksterne strømkilder gennem metalledninger såsom strømledninger, signalledninger og jordledninger og danner ledende forstyrrelser. Udstrålede forstyrrelser er forårsaget af interferenssignaler, der udstråles gennem ledninger og enheder eller af sammenkoblede ledninger, der fungerer som antenner.
3. Elektromagnetisk kompatibilitetsdesign til højfrekvent skiftende strømforsyning Elektromagnetisk forstyrrelse
Tilføj et strømfilter ved indgangen til koblingsstrømforsyningen for at undertrykke de højordens harmoniske, der genereres af koblingsstrømforsyningen.
Tilføjelse af ferritmagnetiske ringe til input- og output-strømledningerne kan undertrykke højfrekvent common mode inden for strømledningerne og reducere forstyrrelsesenergien, der udstråles gennem elledningerne.
Strømledningen skal være så tæt som muligt på jordledningen for at reducere sløjfeområdet for differentialmode-stråling; Før indgangs-AC-strømledningen og output-DC-strømledningen separat for at reducere elektromagnetisk kobling mellem input og output; Signalledningen skal føres væk fra strømledningen, tæt på jordledningen og ikke for lang for at reducere kredsløbets kredsløbsareal; Bredden af stregerne på printkortet bør ikke ændres brat, og hjørnerne skal omstilles med buer, så man undgår rette vinkler eller skarpe hjørner så vidt muligt.
Installer afkoblingskondensatorer på chip- og MOS-switchrørene så tæt som muligt på strøm- og jordstifterne parallelt med enheden.
På grund af tilstedeværelsen af Ldi/dt i jordledningen er printkortet og chassiset indirekte forbundet med kobbersøjler. For dem, der ikke er egnede til kobbersøjleforbindelse, bruges tykkere ledninger og jordede i nærheden.
Tilføj RC-absorptionskredsløb i begge ender af kontaktrøret og udgangsensretterdioden for at absorbere overspænding.
