Lülitustoiteallika EMI simulatsiooniprojekt
Lülitussageduse ja võimsustiheduse suurenemisega muutub lülitustoiteallika elektromagnetiline keskkond üha keerulisemaks ning selle elektromagnetiline ühilduvus on muutunud peamiseks fookuseks ja suureks raskuseks toiteallika projekteerimisel. Tavalise projekteerimismeetodi puhul käsitletakse EMC probleemi empiirilise projekteerimise teel ja EMC probleemi saab lõplikult käsitleda alles pärast prototüübi loomist. Traditsiooniline elektromagnetilise ühilduvuse abinõu saab lisada ainult täiendavaid komponente, mis võivad mõjutada algset juhtimisahela ribalaiust, mille tulemuseks on halvimal juhul kogu süsteemi ümberkujundamine ja projekteerimiskulude suurenemine. Sellise olukorra vältimiseks on vaja arvestada EMC probleeme projekteerimisprotsessis, analüüsida ja teatud täpsusega ennustada lülitustoiteallika EMI-d ning täiustada disaini vastavalt häirete mehhanismile ja selle jaotusele igas sagedusribas. vähendada EMI taset, vähendades seega projekteerimiskulusid.
2 lülitustoiteallika EMI omadused ja klassifikatsioon
Lülitustoiteallika elektromagnetiliste häirete ennustamiseks on vaja selgeks teha selle tekkemehhanism ja müraallikate omadused. Toitelüliti toru kiire lülitustegevuse tõttu on selle pinge ja voolu muutumise kiirus väga kõrge ning tõusev serv ja langev serv sisaldavad rikkalikult kõrgemaid harmoonilisi, seega on elektromagnetiliste häirete intensiivsus suur; Lülitustoiteallika elektromagnetilised häired koonduvad peamiselt dioodide, toitelülitusseadmete, radiaatorite ja nendega ühendatud kõrgsagedustrafode lähedusse; Kuna lülitustoru lülitussagedus on vahemikus kümneid kHz kuni mitu MHz, on lülitustoiteallika häirete vormid peamiselt juhitud häired ja lähivälja häired. Nende hulgas juhitakse häireid müra leviku kaudu elektrivõrku ja häirivad teisi elektrivõrguga ühendatud seadmeid.
Lülitustoiteallika põhjustatud häired võib jagada kahte kategooriasse.
1) Diferentsiaalrežiimi (DM) häired. DM-müra põhjustab peamiselt di/dt. Parasiitse induktiivsuse ja takistuse kaudu levib see pingestatud juhtme ja nulljuhtme vahelises ahelas, tekitades kahe juhtme vahel voolu Idm, mis ei moodusta maandusjuhtmega silmust.
2) ühisrežiimi (CM) häired. CM-müra põhjustab peamiselt dv/dt. PCB hajutav mahtuvus levib kahe elektriliini ja maa vahelises ahelas ning häired tungivad liini ja maa vahele. Häirevool voolab mõlemal liinil pooleks, ühiseks ahelaks on maandus. Tegelikus vooluringis muundatakse liini tasakaalustamata impedantsi tõttu ühisrežiimi signaali häired läbirääkimiste häireteks, mida pole lihtne kõrvaldada.
EMI simulatsioonianalüüs lülitustoiteallikas
Teoreetiliselt võib öelda, et olenemata sellest, kas tegemist on aja- või sageduspiirkonna simulatsiooniga, võivad simulatsiooni tulemused õigesti kajastada süsteemi EMI kvantimise astet, kui on loodud mõistlik analüüsimudel.
Ajadomeeni simulatsioonimeetodil tuleb luua vooluringi mudel, mis sisaldab kõiki muunduri komponentide parameetreid, kasutada simulatsioonianalüüsiks tarkvara PSPICE või Saber ja kasutada kiiret Fourier' analüüsi tööriista, et saada EMI spektri lainekuju. Seda meetodit on kontrollitud DM-müra analüüsis. Kuid pooljuhtseadmete, nagu MOSFET ja IGBT, mittelineaarsed omadused ja hajuvad parameetrid lülitustoiteallikas muudavad mudeli väga keeruliseks ning lülitustoiteallika ahela topoloogia muutub selle töötamise ajal pidevalt, mis toob kaasa mittekonvergentsi probleemi. simulatsioon. CM-müra uurimisel tuleb kaasata kõik parasiitelementide parameetrid. Parasiitide parameetrite mõju tõttu on FFT tulemusi raske katsetulemustega võrrelda. Lülitusvõimsuse muundurid töötavad tavaliselt suures ajakonstantide vahemikus, hõlmates peamiselt kolme ajakonstantide rühma: väljundklemmi põhisagedusega seotud ajakonstandid (kümneid ms); Lülituselementide lülitussagedusega seotud ajakonstant (kümneid μs); Ajakonstant (mitu ns), mis on seotud tõusu- ja langusajaga, kui lülituselement on sisse või välja lülitatud.
Sel põhjusel tuleb ajapiirkonna simulatsioonis kasutada väga väikest arvutusetappi ja arvutuse lõpetamine võtab kaua aega; Lisaks ei suuda ajadomeeni meetodil saadud tulemused sageli selgelt analüüsida erinevate vooluringi muutujate mõju häiretele, ei suuda põhjalikult selgitada lülitustoiteallika EMI käitumist ja neil puudub otsus EMI mehhanismi kohta ega saa anda teavet. selge lahendus EMI vähendamiseks.
