Elektromagnetilise ühilduvuse disainilahendus kõrgsagedusliku lülitustoiteallika jaoks
Kui kõrgsagedusliku lülitustoiteallika elektromagnetiliste häirete (EMI) probleemiga ei tegeleta hästi, ei saa see mitte ainult kergesti saastet elektrivõrku ega mõjuta otseselt teiste elektriseadmete normaalset tööd, vaid tekitab kergesti ka elektromagnetilist saastet. ruumi, mille tulemuseks on kõrge sageduslülitusega toiteallika elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) probleem. See artikkel keskendub raudtee signaalitoitepaneelides kasutatava 1200W (24V/50A) kõrgsagedusliku lülitustoitemooduli standardprobleemi ületavate elektromagnetiliste häirete analüüsile ja pakub välja parendusmeetmed.
Kõrgsagedusliku lülitustoiteallika tekitatud elektromagnetilised häired võib jagada kahte kategooriasse: juhitud häired ja kiirgushäired. Läbiviidud ahistamine edastatakse vahelduvvoolu toiteallika kaudu sagedusega alla 30 MHz; kiirgav ahistamine edastatakse läbi ruumi, sagedusega 30–1000 MHz.
Kõrgsagedusliku lülitustoiteallika elektromagnetiliste häirete allikate analüüs
Alaldi ja toitetoru Q1 vooluringis, toitetorud Q2-Q5 joonisel 1b kujutatud ahelas, kõrgsagedustrafo T1 ja väljundalaldi dioodid D1-D2 on kõik peamised elektromagnetiliste häirete allikad, kui kõrge sageduslülitusega toiteallikas töötab. Täpsemalt analüüsige allpool.
Alaldi alaldi käigus tekkivad kõrgetasemelised harmoonilised põhjustavad elektriliinil juhtivus- ja kiirgushäireid.
Lülitustoitetoru töötab kõrgsageduslikul sisse- ja väljalülitusolekus. Lülituskadude vähendamiseks ning võimsustiheduse ja üldise efektiivsuse parandamiseks lülitub lülitustoru üha kiiremini sisse ja välja, tavaliselt mõne mikrosekundi jooksul. Sellisel kiirusel sisse- ja väljalülitamine moodustab liigpinge ja liigvoolu, mis tekitab kõrgsageduslikke ja kõrgepinge tippharmoonikuid, põhjustades elektromagnetilisi häireid ruumi- ja vahelduvvoolu sisendliinides.
Kuigi kõrgsagedustrafo T1 teostab võimsuse muundamise, tekitab see vahelduva elektromagnetvälja ja kiirgab kosmosesse elektromagnetlaineid, moodustades kiirgusahistuse. Trafo hajutatud induktiivsus ja mahtuvus tekitavad võnkumisi ja on ühendatud vahelduvvoolu sisendahelaga läbi jaotatud mahtuvuse trafo primaar- ja sekundaarastme vahel, moodustades juhtivaid häireid.
Kui väljundpinge on suhteliselt madal, töötab väljundalaldi diood kõrgsageduslikul lülitusolekul, mis on ühtlasi ka elektromagnetiliste häirete allikaks.
Tänu dioodi plii parasiit-induktiivsusele, ristmiku mahtuvusele ja vastupidise taastumisvoolu mõjule töötab see väga kõrge pinge ja voolu muutumise kiirusega. Mida pikem on dioodi tagurpidi taastumisaeg, seda suurem on tippvoolu mõju. , seda tugevamaks muutub häiresignaal, mille tulemuseks on kõrge sagedusega nõrgestatud võnkumine, mis on omamoodi diferentsiaalrežiimi juhtivuse häire.
Kõik need genereeritud elektromagnetilised signaalid edastatakse välisele toiteallikale metalljuhtmete, näiteks elektriliinide, signaaliliinide ja maandusjuhtmete kaudu, moodustades juhtivaid häireid. Kiirgushäireid põhjustavad häiresignaalid, mis kiirguvad läbi juhtmete ja seadmete või antennidena toimivate ühenduste kaudu.
3. Elektromagnetilise ühilduvuse disain kõrgsagedusliku lülitustoiteallika elektromagnetiliste häirete jaoks
Lisage lülitustoiteallika sisendisse toitefilter, et summutada lülitustoiteallika tekitatud kõrgetasemelisi harmoonilisi.
Ferriitmagnetrõnga lisamine sisend- ja väljundvooluliinidele mitte ainult ei summuta kõrgsageduslikku ühisrežiimi elektriliinides, vaid vähendab ka elektriliinide kaudu kiirgavat häireenergiat.
Hoidke toiteliin maandusjuhtmele võimalikult lähedal, et vähendada diferentsiaalrežiimi kiirguse ahela pindala; suunake sisendi vahelduvvoolu ja väljundi alalisvoolu toiteliin eraldi, et vähendada sisendi ja väljundi vahelist elektromagnetilist sidet; hoidke signaaliliin elektriliinist eemal ja maapinna lähedal Liinid tuleks suunata ja liinid ei tohiks olla liiga pikad, et vähendada ahela silmuse pindala; trükkplaadi joonte laius ei tohiks olla äkiline, kasutage nurkades kaare üleminekuid ja proovige mitte kasutada täisnurki ega teravaid nurki.
Paigaldage lahtisidestuskondensaatorid kiibile ja MOS-lüliti torule võimalikult paralleelselt seadme toite- ja maanduskontaktidele.
Ldi/dt olemasolu tõttu maandusjuhtmes on PCB plaat ja šassii kaudselt ühendatud vasest sammaste abil. Nende jaoks, mis ei sobi vasest sammastega ühendamiseks, tuleks kasutada jämedamaid juhtmeid ja maandada need läheduses.
Lisage RC-neeldumisahel lüliti toru ja väljundalaldi dioodi mõlemasse otsa, et neelata liigpinget.
