Anàlisi de la tecnologia de control EMI de la font d'alimentació commutada
En aquest article, s'analitza detalladament el mecanisme de l'EMI en l'alimentació de commutació i es proposen una sèrie d'estratègies de supressió d'EMI, millorant així eficaçment la compatibilitat electromagnètica de la font d'alimentació de commutació.
La font d'alimentació de commutació és un tipus de producte electrònic de potència que utilitza dispositius semiconductors de potència i integra tecnologia de conversió d'energia, tecnologia electromagnètica electrònica i tecnologia de control automàtic. A causa dels seus avantatges de baix consum d'energia, alta eficiència, volum petit, pes lleuger, treball estable, seguretat i fiabilitat i un ampli rang d'estabilització de tensió, s'utilitza àmpliament en els camps d'ordinadors, comunicacions, instruments electrònics, control automàtic industrial, defensa nacional i electrodomèstics. Tanmateix, la font d'alimentació de commutació té una resposta transitòria deficient i és propensa a interferències electromagnètiques (EMD), i el senyal EMI ocupa un ampli rang de freqüències i té una certa amplitud. Aquests senyals EMI contaminen l'entorn electromagnètic mitjançant la conducció i la radiació, i causen interferències als equips de comunicació i als instruments electrònics, limitant així l'ús de la font d'alimentació de commutació fins a cert punt.
1 font d'alimentació de commutació provoca interferències electromagnètiques
La interferència electromagnètica (EMI) és una mena de dany de rendiment del sistema o subsistema electrònic causat per pertorbacions electromagnètiques inesperades. Consta de tres elements bàsics: font d'interferència, és a dir, equip que genera energia d'interferència electromagnètica; Canal d'acoblament, és a dir, el canal o mitjà per transmetre interferències electromagnètiques; Equips sensibles, és a dir, dispositius, equips, subsistemes o sistemes danyats per interferències electromagnètiques. En base a això, les mesures bàsiques per controlar les interferències electromagnètiques són: suprimir fonts d'interferència, tallar el camí del desastre, reduir la resposta dels equips sensibles a les interferències o augmentar el nivell de sensibilitat electromagnètica.
Segons el principi de funcionament de la font d'alimentació de commutació, se sap que la font d'alimentació de commutació primer rectifica el corrent altern de freqüència d'alimentació en corrent continu, després l'inverteix en corrent altern d'alta freqüència i, finalment, l'emet mitjançant la rectificació i el filtratge per obtenir una tensió de corrent continu estable. . Al circuit, el triode i el díode de potència funcionen principalment en estat de commutació i funcionen en l'ordre del microsegon; Quan el triode i el díode s'encenen i s'apaguen, el corrent canvia molt durant el temps de pujada i baixada, cosa que és fàcil de generar energia de radiofreqüència i formar fonts d'interferència. Al mateix temps, la inductància de fuga del transformador i el pic causat pel corrent de recuperació inversa del díode de sortida també formaran una interferència electromagnètica potencial.
La font d'alimentació de commutació sol funcionar a alta freqüència i la freqüència és superior a 02 kHz, de manera que la seva capacitat distribuïda no es pot ignorar. D'una banda, la làmina d'aïllament entre el dissipador de calor i el col·lector del tub de l'interruptor té una gran àrea de contacte i una fina làmina d'aïllament, de manera que la capacitat distribuïda entre ells no es pot ignorar a alta freqüència i el corrent d'alta freqüència serà flueix al dissipador de calor a través de la capacitat distribuïda i després a la terra del xassís, donant lloc a interferències de mode comú; D'altra banda, hi ha una capacitat distribuïda entre les etapes primàries del transformador d'impulsos, que pot fusionar directament la tensió del bobinatge primari al bobinatge secundari i produir interferències de mode comú a les dues línies elèctriques amb sortida de CC del secundari. sinuós.
Per tant, les fonts d'interferència en la font d'alimentació de commutació es concentren principalment en components com ara tubs de commutació, díodes i transformadors d'alta freqüència, així com circuits d'entrada i sortida de rectificació de CA.
2 Mesures per suprimir les interferències electromagnètiques de la font de commutació
Normalment, el control EMI de la font d'alimentació de commutació adopta principalment tecnologia de filtratge, tecnologia de blindatge, tecnologia de segellat i tecnologia de connexió a terra. La interferència EMI es pot dividir en interferències de conducció i interferències de radiació segons la ruta de transmissió. La font d'alimentació de commutació condueix principalment a les interferències i el seu rang de freqüències és el més ampli, uns 10 kHz-30MHz. Les contramesures per suprimir les interferències conduïdes es resolen bàsicament en tres bandes de freqüència: 10kHz-150kHz, 150kHz-10MHz i superiors. La interferència normal es troba principalment en el rang de 10 kHz a 150 kHz, que generalment es resol amb un filtre LC general. La interferència en mode comú es troba principalment en el rang de 150 kHz-10 MHz, que normalment es resol amb un filtre de rebuig de mode comú. Les contramesures per a la banda de freqüència superior a 10 MHz són millorar la forma del filtre i prendre mesures de blindatge electromagnètic.
2.1 utilitzant el filtre EMI d'entrada de CA.
Normalment, hi ha dues maneres de transmetre el corrent d'interferència al conductor: el mode comú i el mode diferencial. La interferència de mode comú és la interferència entre el fluid portador i la terra: la interferència té la mateixa magnitud i direcció, i existeix entre qualsevol terra relativa de la font d'alimentació o entre la línia neutre i la terra. Es produeix principalment per du/dt, i di/dt també produeix certes interferències de mode comú. La interferència de mode diferencial és la interferència entre fluids portadors: la interferència és d'igual magnitud i de direcció oposada, i existeix entre la línia de fase i la línia neutra de la font d'alimentació i la línia de fase i la línia de fase. Quan el corrent d'interferència es transmet al conductor, pot aparèixer tant en mode comú com en mode diferencial. Tanmateix, el corrent d'interferència de mode comú només pot interferir amb senyals útils després que es converteixi en corrent d'interferència de mode diferencial.
Hi ha els dos tipus d'interferències anteriors a la línia de transmissió d'energia de CA, generalment interferències en mode diferencial de baixa freqüència i interferències en mode comú d'alta freqüència. En general, l'amplitud de la interferència en mode diferencial és petita, la freqüència és baixa i la interferència causada és petita; La interferència en mode comú té una gran amplitud i alta freqüència, i també pot produir radiació a través de cables, la qual cosa provoca una gran interferència. Si s'utilitza un filtre EMI adequat a l'extrem d'entrada de la font d'alimentació de CA, les interferències electromagnètiques es poden suprimir de manera efectiva. El principi bàsic del filtre EMI de la línia elèctrica es mostra a la figura 1, en què els condensadors de mode diferencial C1 i C2 s'utilitzen per curtcircuitar el corrent d'interferència en mode diferencial, mentre que els condensadors de connexió a terra de la línia intermèdia C3 i C4 s'utilitzen per curtcircuitar. circuit el corrent d'interferència de mode comú. La bobina d'asfixia de mode comú està formada per dues bobines d'igual gruix i enrotllades en un nucli magnètic en la mateixa direcció. Si l'acoblament magnètic entre les dues bobines està molt a prop, la inductància de fuga serà molt petita, la qual cosa és pobre en el rang de freqüència de la línia elèctrica.
La reactància del mode esdevindrà molt petita; Quan el corrent de càrrega flueix a través de la bobina de mode comú, les línies de camp magnètic generades per les bobines connectades en sèrie a la línia de fase són oposades a les generades per les bobines connectades en sèrie a la línia neutra, i s'anul·len mútuament en el nucli magnètic. Per tant, fins i tot en el cas de gran corrent de càrrega, el nucli magnètic no estarà saturat. Per al corrent d'interferència de mode comú, els camps magnètics generats per les dues bobines es troben en la mateixa direcció, la qual cosa presentarà una gran inductància, jugant així un paper en l'atenuació del senyal d'interferència de mode comú. Aquí, la bobina d'asfixia de mode comú hauria d'estar feta de material magnètic de ferrita amb alta permeabilitat i bones característiques de freqüència.
