Analiza tehnologije EMI kontrole sklopnog napajanja
U ovom radu detaljno je analiziran mehanizam EMI-ja u sklopnom napajanju i predstavljen je niz strategija za suzbijanje EMI-a, čime se učinkovito poboljšava elektromagnetska kompatibilnost prekidačkog napajanja.
Preklopno napajanje je vrsta energetskog elektroničkog proizvoda koji koristi energetske poluvodičke uređaje i integrira tehnologiju pretvorbe energije, elektroničku elektromagnetsku tehnologiju i tehnologiju automatske kontrole. Zbog svojih prednosti male potrošnje energije, visoke učinkovitosti, malog volumena, male težine, stabilnog rada, sigurnosti i pouzdanosti i širokog raspona stabilizacije napona, široko se koristi u područjima računala, komunikacija, elektroničkih instrumenata, industrijskog automatskog upravljanja, narodne obrane i kućanskih aparata. Međutim, prekidački izvor napajanja ima slab prijelazni odziv i sklon je elektromagnetskim smetnjama (EMD), a EMI signal zauzima široki frekvencijski raspon i ima određenu amplitudu. Ovi EMI signali zagađuju elektromagnetsko okruženje putem kondukcije i zračenja i uzrokuju smetnje komunikacijskoj opremi i elektroničkim instrumentima, čime se do neke mjere ograničava upotreba prekidačkog napajanja.
1 prekidački izvor napajanja uzrokuje elektromagnetske smetnje
Elektromagnetska interferencija (EMI) je vrsta oštećenja performansi elektroničkog sustava ili podsustava uzrokovana neočekivanim elektromagnetskim poremećajem. Sastoji se od tri osnovna elementa: izvora smetnji, odnosno opreme koja stvara energiju elektromagnetskih smetnji; Spojni kanal, odnosno kanal ili medij za prijenos elektromagnetskih smetnji; Osjetljiva oprema, odnosno uređaji, oprema, podsustavi ili sustavi oštećeni elektromagnetskim smetnjama. Temeljem toga, osnovne mjere kontrole elektromagnetskih smetnji su: suzbijanje izvora smetnji, presjecanje puta katastrofe, smanjenje odziva osjetljive opreme na smetnje ili povećanje razine elektromagnetske osjetljivosti.
Prema principu rada prekidačkog napajanja, poznato je da prekidački izvor napajanja prvo ispravlja izmjeničnu struju energetske frekvencije u istosmjernu struju, zatim je invertira u visokofrekventnu izmjeničnu struju i na kraju je ispravlja kroz ispravljanje i filtriranje kako bi se dobio stabilan napon istosmjerne struje . U krugu, trioda snage i dioda uglavnom rade u stanju sklopke i rade u mikrosekundnom redu; Kada se trioda i dioda uključuju i isključuju, struja se jako mijenja tijekom vremena porasta i pada, što je lako generirati radiofrekvencijsku energiju i formirati izvore smetnji. U isto vrijeme, induktivitet curenja transformatora i vršna vrijednost uzrokovana reverznom povratnom strujom izlazne diode također će stvoriti potencijalne elektromagnetske smetnje.
Preklopno napajanje obično radi na visokoj frekvenciji, a frekvencija je iznad 02 kHz, pa se njegov raspodijeljeni kapacitet ne može zanemariti. S jedne strane, izolacijska ploča između hladnjaka i kolektora razvodne cijevi ima veliku kontaktnu površinu i tanku izolaciju, tako da se raspodijeljeni kapacitet između njih ne može zanemariti pri visokoj frekvenciji, a visokofrekventna struja će protok do hladnjaka kroz raspodijeljeni kapacitet, a zatim do uzemljenja šasije, što dovodi do smetnji zajedničkog načina rada; S druge strane, postoji raspodijeljeni kapacitet između primarnih stupnjeva impulsnog transformatora, koji može izravno spojiti napon primarnog namota na sekundarni namot i proizvesti smetnje zajedničkog načina rada na dva voda s istosmjernim izlazom sekundara. navijanje.
Stoga su izvori smetnji u prekidačkom napajanju uglavnom koncentrirani u komponentama kao što su sklopne cijevi, diode i visokofrekventni transformatori, kao i AC ulazni i ispravljački izlazni krugovi.
2 Mjere za suzbijanje elektromagnetskih smetnji prekidačkog napajanja
Obično, EMI kontrola prekidačkog napajanja uglavnom usvaja tehnologiju filtriranja, tehnologiju zaštite, tehnologiju brtvljenja i tehnologiju uzemljenja. EMI smetnje mogu se podijeliti na smetnje kondukcije i smetnje zračenja prema putu prijenosa. Preklopno napajanje uglavnom provodi smetnje, a njegovo je frekvencijsko područje najšire, oko 10kHz-30MHz. Protumjere za suzbijanje dirigiranih smetnji u osnovi su riješene u tri frekvencijska pojasa: 10kHz-150kHz, 150kHz-10MHz i više. Normalne smetnje su uglavnom u rasponu od 10 kHz do 150 kHz, što se općenito rješava općim LC filtrom. Uobičajene smetnje uglavnom su u rasponu od 150kHz-10 MHz, što se obično rješava filtrom za odbacivanje zajedničkog načina rada. Protumjere za frekvencijski pojas iznad 10MHz su poboljšanje oblika filtra i poduzimanje mjera elektromagnetske zaštite.
2.1 pomoću AC ulaznog EMI filtra.
Obično postoje dva načina prijenosa interferencijske struje na vodiču: uobičajeni način i diferencijalni način. Common-mode interferencija je interferencija između fluida nosača i zemlje: interferencija ima istu veličinu i smjer i postoji između bilo kojeg relativnog uzemljenja izvora napajanja ili između neutralne linije i zemlje. Uglavnom ga proizvodi du/dt, a di/dt također proizvodi određene smetnje zajedničkog načina rada. Interferencija diferencijalnog načina je interferencija između tekućina nosača: interferencija je jednake veličine i suprotnog smjera, a postoji između fazne linije i neutralne linije napajanja i fazne linije i fazne linije. Kada se struja smetnje prenosi vodičem, može se pojaviti i u zajedničkom i u diferencijalnom načinu. Međutim, interferencijska struja zajedničkog načina rada može interferirati s korisnim signalima samo nakon što postane struja smetnje diferencijalnog načina rada.
Postoje gornje dvije vrste smetnji u dalekovodu za prijenos izmjenične struje, obično niskofrekventne smetnje diferencijalnog načina rada i visokofrekventne smetnje uobičajenog načina rada. Općenito, amplituda smetnji diferencijalnog načina je mala, frekvencija je niska, a uzrokovane smetnje su male; Common-mode interferencija ima veliku amplitudu i visoku frekvenciju, a također može proizvesti zračenje kroz žice, što uzrokuje velike smetnje. Ako se odgovarajući EMI filtar koristi na ulazu AC napajanja, elektromagnetske smetnje mogu se učinkovito potisnuti. Osnovno načelo EMI filtra dalekovoda prikazano je na slici 1, u kojem se kondenzatori diferencijalnog načina rada C1 i C2 koriste za kratki spoj struje smetnje diferencijalnog načina rada, dok se kondenzatori za uzemljenje srednje linije C3 i C4 koriste za kratko spajanje strujni krug zajedničke struje smetnje. Common-mode prigušnica sastoji se od dvije zavojnice jednake debljine namotane na magnetsku jezgru u istom smjeru. Ako je magnetska sprega između dvije zavojnice vrlo blizu, induktivitet rasipanja bit će vrlo mali, što je loše u frekvencijskom rasponu dalekovoda.
Reaktancija moda postat će vrlo mala; Kada struja opterećenja teče kroz prigušnicu zajedničkog načina rada, linije magnetskog polja koje generiraju zavojnice spojene u seriju na faznom vodu suprotne su onima koje generiraju zavojnice spojene u seriju na neutralnom vodu i one se međusobno poništavaju u magnetska jezgra. Stoga, čak iu slučaju velike struje opterećenja, magnetska jezgra neće biti zasićena. Za interferencijsku struju zajedničkog načina, magnetska polja koja generiraju dvije zavojnice su u istom smjeru, što će predstavljati veliki induktivitet, igrajući tako ulogu u prigušivanju signala zajedničke smetnje. Ovdje, zavojnica prigušnice zajedničkog moda treba biti izrađena od feritnog magnetskog materijala s visokom propusnošću i dobrim frekvencijskim karakteristikama.
