Tehnologija elektromagnetske kompatibilnosti prekidačkog napajanja
Razlozi za probleme s elektromagnetskom kompatibilnošću uzrokovane prekidačkim izvorima napajanja prilično su komplicirani jer rade u uvjetima visokog napona i visoke struje. Što se tiče elektromagnetskih svojstava cijelog stroja, uglavnom postoji uobičajena sprega impedancije, veza linija-na-liniju, veza električnog polja, spojka magnetskog polja i elektromagnetska valna sprega. Zajednička impedancija je uglavnom zajednička električna impedancija između izvora smetnje i poremećenog tijela, kroz koju signal smetnje ulazi u poremećeno tijelo. Line-to-line spajanje je uglavnom međusobno spajanje žica ili PCB linija koje stvaraju smetnju napona i struje zbog paralelnog ožičenja. Povezivanje električnog polja uglavnom je posljedica postojanja potencijalne razlike, koja stvara spregu polja induciranog električnog polja na poremećeno tijelo. Povezivanje magnetskog polja uglavnom se odnosi na spajanje niskofrekventnog magnetskog polja generiranog u blizini visokostrujnog pulsnog dalekovoda s ometajućim objektom. Povezivanje elektromagnetskog polja uglavnom je posljedica visokofrekventnih elektromagnetskih valova generiranih pulsirajućim naponom ili strujom koja zrači prema van kroz prostor, i spajanja na odgovarajuće poremećeno tijelo. Zapravo, svaki način spajanja ne može se strogo razlikovati, ali naglasak je drugačiji.
U sklopnom napajanju, glavna sklopna cijev snage radi u visokofrekventnom sklopnom načinu rada pri vrlo visokom naponu. Preklopni napon i sklopna struja bliski su kvadratnim valovima. Iz analize spektra, kvadratni signal sadrži bogate harmonike visokog reda. Frekvencijski spektar višeg harmonika može doseći više od 1000 puta frekvenciju kvadratnog vala. U isto vrijeme, zbog induktiviteta curenja i raspodijeljenog kapaciteta energetskog transformatora i neidealnog radnog stanja glavnog prekidača napajanja, visokofrekventne i visokonaponske vršne harmonijske oscilacije često se generiraju kada se visoka frekvencija uključuje ili isključuje . Viši harmonici generirani harmonijskom titranjem prenose se u unutarnji krug preko raspodijeljenog kapaciteta između uklopne cijevi i radijatora ili zrače u prostor kroz radijator i transformator. Preklopne diode koje se koriste za ispravljanje i slobodni hod također su važan uzrok visokofrekventnih smetnji. Budući da ispravljačke i diode slobodnog hoda rade u visokofrekventnom sklopnom stanju, postojanje parazitskog induktiviteta izvoda diode, postojanje spojnog kapaciteta i utjecaj obrnute povratne struje čine da radi na vrlo visokom naponu i brzinu promjene struje i proizvode visokofrekventne oscilacije. Diode za ispravljanje i slobodno kretanje općenito su bliže izlaznoj liniji napajanja, a visokofrekventne smetnje koje one stvaraju najvjerojatnije će se prenijeti kroz izlaznu liniju istosmjerne struje. Kako bi se poboljšao faktor snage, prekidački izvor napajanja usvaja aktivni krug korekcije faktora snage. U isto vrijeme, kako bi se poboljšala učinkovitost i pouzdanost strujnog kruga i smanjio električni stres uređaja za napajanje, koristi se veliki broj tehnologija mekog prebacivanja. Među njima se najčešće koristi tehnologija sklopke nulti napon, nulta struja ili nulti napon/nulta struja. Ova tehnologija uvelike smanjuje elektromagnetske smetnje koje stvaraju sklopni uređaji. Međutim, većina nedestruktivnih apsorpcijskih krugova s mekim preklapanjem koristi L i C za prijenos energije i koristi jednosmjernu vodljivost dioda za ostvarenje jednosmjerne pretvorbe energije. Stoga diode u rezonantnom krugu postaju glavni izvor elektromagnetskih smetnji.
Prekidački izvori napajanja općenito koriste induktore za pohranu energije i kondenzatore za formiranje L i C filtarskih krugova za filtriranje diferencijalnih i uobičajenih signala smetnji. Zbog raspodijeljenog kapaciteta zavojnice induktiviteta, vlastita rezonantna frekvencija zavojnice induktiviteta je smanjena, tako da veliki broj visokofrekventnih signala smetnji prolazi kroz zavojnicu induktiviteta i širi se prema van duž izmjenične struje ili istosmjernog izlaza crta. Kako se frekvencija signala smetnje povećava, učinak induktiviteta odvoda kondenzatora filtera dovodi do kontinuiranog pada kapaciteta i učinka filtriranja, pa čak i do promjena u parametrima kondenzatora, što je također uzrok elektromagnetskih smetnji.
Rješenja za elektromagnetsku kompatibilnost
Iz perspektive tri elementa elektromagnetske kompatibilnosti, da bismo riješili problem elektromagnetske kompatibilnosti prekidačkih izvora napajanja, možemo krenuti od tri aspekta: prvo, smanjiti signal smetnje koji stvara izvor smetnje; drugo, prekinuti put širenja signala smetnje; treće, poboljšati sposobnost tijela koje je uznemiravano protiv uznemiravanja. Pri rješavanju interne kompatibilnosti prekidačkog napajanja, gornje tri metode mogu se koristiti sveobuhvatno, na temelju omjera troškova i koristi i jednostavnosti implementacije. Stoga se vanjske smetnje koje stvaraju prekidački izvori napajanja, kao što su harmonijske struje u dalekovodu, smetnje vodljivosti dalekovoda i smetnje zračenja elektromagnetskog polja, mogu riješiti samo smanjenjem izvora smetnji. S jedne strane, može poboljšati dizajn kruga ulaznog/izlaznog filtra, poboljšati izvedbu kruga APFC, smanjiti brzinu promjene napona i struje sklopne cijevi, ispravljača i diode slobodnog hoda, te usvojiti različite topologije mekog sklopnog kruga i metode kontrole, itd.; s druge strane, ojačajte učinak zaštite kućišta, poboljšajte propuštanje kućišta i izvršite dobar tretman uzemljenja. Za vanjske mogućnosti zaštite od smetnji (kao što su prenaponi i udari groma), mogućnosti zaštite od groma AC ulaza i DC izlaza trebaju biti optimizirane. Obično se za kombinirani valni oblik udara groma od 1,2/50 μs napona otvorenog kruga i 8/20 μs struje kratkog spoja, zbog male energije, obično rješava kombiniranjem varistora cinkovog oksida i plinskih četverokutnih električnih cijevi. Za elektrostatičko pražnjenje, obično u krugu malog signala komunikacijskog priključka i kontrolnog priključka, koristite TVS cijev i odgovarajuću zaštitu od uzemljenja, povećajte električnu udaljenost između kruga malog signala i kućišta, itd. za rješavanje ili odabir uređaja s anti- statički poremećaj. Brzi tranzijentni signal sadrži vrlo širok frekvencijski spektar, te ga je lako prenijeti u upravljački krug u obliku zajedničkog načina rada. Ista metoda kao i antistatička koristi se za smanjenje raspodijeljenog kapaciteta induktiviteta uobičajenog načina rada i jačanje filtriranja signala zajedničkog načina rada ulaznog kruga (plus kondenzatori zajedničkog načina rada ili feritne jezgre s unesenim gubitkom itd.) kako bi se poboljšala otpornost sustava.
Kako bi se smanjile unutarnje smetnje preklopnog napajanja, ostvarila njegova vlastita elektromagnetska kompatibilnost i poboljšala stabilnost i pouzdanost preklopnog napajanja, potrebno je pokrenuti sljedeće aspekte:
①Obratite pozornost na ispravnu podjelu PCB ožičenja digitalnog kruga i kruga modula;
②Razdvajanje napajanja digitalnog i analognog kruga;
③Uzemljenje digitalnih krugova i analognih krugova u jednoj točki, uzemljenje u jednoj točki strujnih krugova velike i slabe struje, posebno krugova uzorkovanja struje i napona, kako bi se smanjio uobičajeni poremećaj otpora i utjecaj prstena uzemljenja. Prilikom ožičenja, obratite pozornost na razmak između susjednih vodova i svojstava signala, izbjegavajte preslušavanje, smanjite područje okruženo krugom izlaznog ispravljača, krugom slobodnih dioda i krugom granastog filtra, smanjite curenje transformatora, distribuirani kapacitet filtarski induktor i koristite filterske kondenzatore s visokim rezonantnim frekvencijama.
