Kõrgsagedusliku lülitustoiteallika elektromagnetilise ühilduvuse disainiskeem
Kui kõrgsagedusliku lülitustoiteallika elektromagnetiliste häirete (EMI) probleemi ei käsitleta õigesti, ei ole mitte ainult lihtne tekitada elektrivõrku reostust, mis mõjutab otseselt teiste elektriseadmete normaalset tööd, vaid ka kergesti tekitavad sissetulevasse ruumi elektromagnetilist reostust, mille tulemuseks on kõrgsagedusliku lülitustoiteallika elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) probleem. See artikkel keskendub standardit ületavate elektromagnetiliste häirete analüüsile 1200W (24V/50A) kõrgsagedusliku lülitustoitemooduli puhul, mida kasutatakse raudteesignaalide toiteallika ekraanidel, ning pakub välja parendusmeetmed.
Kõrgsageduslike lülitustoiteallikate tekitatud elektromagnetilised häired võib jagada kahte kategooriasse: juhtivad häired ja kiirgushäired. Juhtivad häired levivad vahelduvvoolu toiteallikate kaudu, mille sagedus on alla 30 MHz; Kiirgushäired levivad läbi ruumi sagedustega 30–1000 MHz.
Kõrgsageduslike lülitustoiteallikate elektromagnetiliste häirete allikate analüüs
Lülitusvõimsuse transistorid töötavad kõrgsagedusjuhtivuse ja väljalülitusolekus. Lülituskadude vähendamiseks, võimsustiheduse ja üldise efektiivsuse parandamiseks muutub lüliti transistori avanemis- ja sulgemiskiirus üha kiiremaks, tavaliselt mõne mikrosekundi jooksul. Lüliti transistor avaneb ja sulgub sellel kiirusel, moodustades liigpinge ja liigvoolu, mis tekitab kõrgsageduslikke ja kõrgepinge harmoonikuid ning elektromagnetilisi häireid ruumi- ja vahelduvvoolu sisendliinidel.
Samal ajal, kui kõrgsagedustrafo T1 teostab võimsuse muundamist, tekitab see vahelduvaid elektromagnetvälju, kiirgades kosmosesse elektromagnetlaineid, moodustades kiirgushäireid. Trafo hajutatud induktiivsus ja mahtuvus tekitavad võnkumisi, mis on ühendatud vahelduvvoolu sisendahelaga läbi jaotatud mahtuvuse trafo primaarastmete vahel, moodustades juhtivaid häireid.
Kui väljundpinge on suhteliselt madal, töötab väljundalaldi diood kõrgsageduslikul lülitusolekul ja on ka elektromagnetiliste häirete allikas.
Tänu dioodi juhtme parasiitse induktiivsusele ja ristmikumahtuvusele, samuti vastupidise taastumisvoolu mõjule, töötab see kõrge pinge ja voolu muutumise kiirusega. Mida pikem on dioodi vastupidine taastumisaeg, seda suurem on tippvoolu mõju ja seda tugevam on häiresignaal, mille tulemuseks on kõrgsageduslik sumbumise võnkumine, mis on diferentsiaalrežiimi juhtivuse häire.
Kõik genereeritud elektromagnetilised signaalid edastatakse välistesse toiteallikatesse metalljuhtmete, näiteks elektriliinide, signaaliliinide ja maandusjuhtmete kaudu, moodustades juhtivaid häireid. Kiirgushäireid põhjustavad juhtmete ja seadmete kaudu kiiratavad häiresignaalid või antennidena toimivad omavahel ühendatud juhtmed.
3. Elektromagnetilise ühilduvuse disain kõrgsagedusliku lülitustoiteallika elektromagnetiliste häirete jaoks
Lisage lülitustoiteallika sissepääsu juurde toitefilter, et summutada lülitustoiteallika tekitatud kõrget järku harmoonilisi.
Ferriitmagnetrõngaste lisamine sisend- ja väljundvooluliinidele võib maha suruda elektriliinide kõrgsagedusliku ühisrežiimi ja vähendada elektriliinide kaudu kiirgavat häireenergiat.
Elektriliin peaks olema võimalikult lähedal maandusjuhtmele, et vähendada diferentsiaalrežiimi kiirguse ahela pindala; Juhtige sisend-AC toitejuhe ja väljundi alalisvooluliin eraldi, et vähendada elektromagnetilist sidestust sisendi ja väljundi vahel; Signaaliliin tuleks suunata toiteliinist eemale, maandusjuhtme lähedale ja mitte liiga pikk, et vähendada ahela silmuse pindala; Trükkplaadi joonte laius ei tohiks järsult muutuda ning nurgad tuleks kaarega üle viia, vältides nii palju kui võimalik täisnurki või teravaid nurki.
Paigaldage lahtisidestuskondensaatorid kiibi ja MOS-lüliti torudele võimalikult lähedale seadmega paralleelsele toite- ja maanduskontaktidele.
Ldi/dt olemasolu tõttu maandusjuhtmes on PCB plaat ja šassii kaudselt ühendatud vasest sammastega. Neile, mis ei sobi vasest sammaste ühendamiseks, kasutatakse jämedamaid juhtmeid ja maandatud läheduses.
Lisage liigpinge neelamiseks RC-neeldumisahelad lüliti toru ja väljundalaldi dioodi mõlemasse otsa.
