Lülitustoiteallika EMI juhtimistehnoloogia analüüs
Selles artiklis analüüsitakse üksikasjalikult EMI mehhanismi lülitustoiteallikas ja esitatakse rida EMI summutamise strateegiaid, parandades seega tõhusalt lülitustoiteallika elektromagnetilist ühilduvust.
Lülitustoiteallikas on omamoodi toiteelektrooniline toode, mis kasutab toitepooljuhtseadmeid ja integreerib võimsuse muundamise tehnoloogia, elektroonilise elektromagnetilise tehnoloogia ja automaatse juhtimistehnoloogia. Madala energiatarbimise, kõrge efektiivsuse, väikese mahu, kerge kaalu, stabiilse töö, ohutuse ja töökindluse ning laia pinge stabiliseerimisvahemiku eeliste tõttu kasutatakse seda laialdaselt arvutite, side, elektrooniliste instrumentide, tööstusliku automaatjuhtimise, riigikaitse ja kodumasinad. Lülitustoiteallikal on aga halb siirdereaktsioon ja see on altid elektromagnetilistele häiretele (EMD) ning EMI-signaal hõivab laia sagedusvahemikku ja sellel on teatud amplituud. Need EMI signaalid saastavad elektromagnetilist keskkonda juhtivuse ja kiirguse kaudu ning põhjustavad häireid sideseadmetes ja elektroonilistes instrumentides, piirates seega teatud määral lülitustoiteallika kasutamist.
1 lülitustoiteallikas põhjustab elektromagnetilisi häireid
Elektromagnetilised häired (EMI) on elektroonikasüsteemi või alamsüsteemi jõudluse kahjustus, mis on põhjustatud ootamatutest elektromagnetilistest häiretest. See koosneb kolmest põhielemendist: häireallikas, st seadmed, mis genereerivad elektromagnetiliste häirete energiat; Ühenduskanal, st kanal või vahend elektromagnetiliste häirete edastamiseks; Tundlikud seadmed, st elektromagnetiliste häirete poolt kahjustatud seadmed, seadmed, alamsüsteemid või süsteemid. Sellest lähtuvalt on elektromagnetiliste häirete kontrollimise põhimeetmed järgmised: häireallikate summutamine, katastroofi tee äralõikamine, tundlike seadmete häiretele reageerimise vähendamine või elektromagnetilise tundlikkuse taseme tõstmine.
Lülitustoiteallika tööpõhimõtte kohaselt on teada, et lülitustoiteallikas alaldab esmalt sagedusega vahelduvvoolu alalisvooluks, seejärel inverteerib selle kõrgsageduslikuks vahelduvvooluks ning lõpuks väljastab selle alaldamise ja filtreerimise teel stabiilse alalisvoolu pinge saamiseks. . Vooluahelas töötavad jõutriood ja diood peamiselt lülitusolekus ja mikrosekundi järjekorras; Trioodi ja dioodi sisse- ja väljalülitamisel muutub voolutugevus tõusu ja languse ajal suuresti, mistõttu on lihtne tekitada raadiosageduslikku energiat ja moodustada häireallikaid. Samas tekitavad potentsiaalseid elektromagnetilisi häireid ka trafo lekkeinduktiivsus ja väljunddioodi tagurpidivoolust põhjustatud tipp.
Lülitustoiteallikas töötab tavaliselt kõrgel sagedusel ja sagedus on üle 02 kHz, nii et selle hajutatud mahtuvust ei saa ignoreerida. Ühest küljest on jahutusradiaatori ja lülititoru kollektori vahelisel isolatsioonilehel suur kontaktpind ja õhuke isolatsioonileht, nii et nende vahelist jaotatud mahtuvust ei saa kõrgel sagedusel ignoreerida ja kõrgsagedusvool vool läbi jaotatud mahtuvuse jahutusradiaatorisse ja seejärel šassii maandusse, mille tulemuseks on ühisrežiimi häired; Teisest küljest on impulsstrafo primaarastmete vahel jaotatud mahtuvus, mis võib primaarmähise pinge otse sekundaarmähisega sulatada ja tekitada ühisrežiimi häireid kahel toiteliinil sekundaarvoolu alalisvooluga. mähis.
Seetõttu on lülitustoiteallika häirete allikad koondunud peamiselt sellistesse komponentidesse nagu lülitustorud, dioodid ja kõrgsagedustrafod, aga ka vahelduvvoolu sisend- ja alaldi väljundahelad.
2 Meetmed lülitustoiteallika elektromagnetiliste häirete summutamiseks
Tavaliselt kasutab lülitustoiteallika EMI juhtimine peamiselt filtreerimistehnoloogiat, varjestustehnoloogiat, tihendustehnoloogiat ja maandustehnoloogiat. EMI-häired võib vastavalt edastusviisile jagada juhtivushäireteks ja kiirgushäireteks. Lülitustoiteallikas juhib peamiselt häireid ja selle sagedusvahemik on kõige laiem, umbes 10 kHz-30MHz. Juhtivate häirete summutamise vastumeetmed lahendatakse põhimõtteliselt kolmes sagedusribas: 10kHz-150kHz, 150kHz-10MHz ja rohkem. Tavalised häired on peamiselt vahemikus 10 kHz kuni 150 kHz, mis on üldiselt lahendatud üldise LC-filtriga. Ühisrežiimi häired jäävad peamiselt vahemikku 150 kHz{10}} MHz, mis tavaliselt lahendatakse tavarežiimi hülgamisfiltriga. Üle 10 MHz sagedusriba vastumeetmed on filtri kuju parandamine ja elektromagnetiliste varjestusmeetmete võtmine.
2.1, kasutades vahelduvvoolu sisend EMI filtrit.
Tavaliselt on juhile häirevoolu edastamiseks kaks võimalust: ühisrežiim ja diferentsiaalrežiim. Ühisrežiimi häired on häired kandevedeliku ja maa vahel: häiretel on sama ulatus ja suund ning need esinevad toiteallika mis tahes suhtelise maa vahel või nulljoone ja maa vahel. Seda toodab peamiselt du/dt ja di/dt tekitab ka teatud ühisrežiimi häireid. Diferentsiaalrežiimi häired on häired kandevedelike vahel: häired on võrdse suurusega ja vastupidised ning esinevad toiteallika faasiliini ja nulljoone ning faasiliini ja faasiliini vahel. Kui häirevool edastatakse juhile, võib see ilmneda nii ühisrežiimis kui ka diferentsiaalrežiimis. Tavarežiimi häirevool võib aga häirida kasulikke signaale alles pärast seda, kui sellest saab diferentsiaalrežiimi häirevool.
Vahelduvvoolu ülekandeliinil on ülaltoodud kahte tüüpi häireid, tavaliselt madala sagedusega diferentsiaalrežiimi häired ja kõrgsageduslikud ühisrežiimi häired. Üldiselt on diferentsiaalrežiimi häirete amplituud väike, sagedus madal ja tekitatud häired väikesed; Ühisrežiimi häiretel on suur amplituudi ja kõrge sagedus ning see võib tekitada ka juhtmete kaudu kiirgust, mis põhjustab suuri häireid. Kui vahelduvvoolu toiteallika sisendis kasutatakse sobivat EMI-filtrit, saab elektromagnetilisi häireid tõhusalt summutada. Toiteliini EMI filtri põhiprintsiip on näidatud joonisel 1, kus diferentsiaalrežiimiga häirevoolu lühistamiseks kasutatakse diferentsiaalrežiimi kondensaatoreid C1 ja C2, vaheliini maanduskondensaatoreid C3 ja C4 aga lühistamiseks. ühendage ühisrežiimi häirevool. Ühisrežiimiga õhuklapi mähis koosneb kahest võrdse paksusega poolist, mis on keritud magnetsüdamikule samas suunas. Kui kahe pooli vaheline magnetühendus on väga lähedal, on lekkeinduktiivsus väga väike, mis on toiteliini sagedusalas halb.
Režiimi reaktants muutub väga väikeseks; Kui koormusvool liigub läbi ühisrežiimi drossel, on faasiliinil järjestikku ühendatud mähiste tekitatud magnetvälja jooned vastupidised nulljoonele järjestikku ühendatud poolide tekitatud magnetvälja jõujoontele ja need tühistavad üksteist. magnetiline südamik. Seetõttu ei ole magnetsüdamik isegi suure koormusvoolu korral küllastunud. Ühisrežiimi häirevoolu korral on kahe mähise genereeritud magnetväljad samas suunas, mis tekitab suure induktiivsuse, mängides seega rolli ühisrežiimi häiresignaali nõrgendamisel. Siin peaks ühisrežiimi õhuklapi pool olema valmistatud suure läbilaskvusega ja heade sagedusomadustega ferriitmagnetmaterjalist.
