Analiza metode projektovanja elektromagnetne kompatibilnosti za prekidačko napajanje
Zbog prednosti male veličine i visokog faktora snage, prekidačko napajanje se široko koristi u komunikaciji, kontroli, računarstvu i drugim poljima. Međutim, zbog elektromagnetnih smetnji, njegova dalja primjena je u određenoj mjeri ograničena. U ovom radu će se analizirati različiti mehanizmi elektromagnetnih smetnji prekidačkog napajanja i na osnovu toga predložiti metod projektovanja elektromagnetske kompatibilnosti prekidačkog napajanja.
Analiza elektromagnetnih smetnji prekidačkog napajanja
Struktura prekidačkog napajanja je prikazana na slici 1. Prvo, frekvencija napajanja izmjeničnom strujom se ispravlja u jednosmjernu, a zatim se pretvara u visoku frekvenciju, a na kraju izlazi kroz krug za ispravljanje i filtriranje kako bi se dobio stabilan jednosmjerni napon. Nerazuman dizajn i raspored kola, mehaničke vibracije, loše uzemljenje, itd. će uzrokovati unutrašnje elektromagnetne smetnje. U isto vrijeme, induktivnost curenja transformatora i vrh uzrokovan povratnom strujom oporavka izlazne diode također su potencijalni jaki izvori smetnji.
1 Unutrašnji izvori smetnji
● sklop prekidača
Preklopni krug se uglavnom sastoji od prekidačke cijevi i visokofrekventnog transformatora. Postoji raspoređeni kapacitet između cijevi prekidača i njenog hladnjaka, kućišta i unutrašnjih vodova napajanja. Du/dt koji generira ima relativno veliki impuls, širok frekvencijski pojas i bogate harmonike. Opterećenje uklopne cijevi je primarni namotaj visokofrekventnog transformatora, koji je induktivno opterećenje. Kada se cijev prekidača koja je prvobitno bila uključena isključi, induktivnost curenja visokofrekventnog transformatora generiše kontra-elektromotornu silu E=-Ldi/dt, a njena vrijednost je proporcionalna trenutnoj brzini promjene kolektora i proporcionalna induktivnosti curenja, superponirana na isključenje. Na graničnom naponu formira se pik napona isključivanja, čime se formira interferencija provodljivosti.
● Ispravljačke diode za ispravljačka kola
Postoji reverzna struja kada je izlazna ispravljačka dioda prekinuta, a vrijeme povratka na nulu povezano je s faktorima kao što je kapacitet spoja. To će proizvesti veliku promjenu struje di/dt pod utjecajem induktivnosti curenja transformatora i drugih parametara distribucije i generirati jake visokofrekventne smetnje, frekvencija može doseći desetine megaherca.
● Lažni parametri
Zbog rada na višoj frekvenciji, karakteristike niskofrekventnih komponenti u prekidačkom napajanju će se promijeniti, što će rezultirati bukom. Na visokim frekvencijama, lutajući parametri imaju veliki uticaj na karakteristike spojnog kanala, a distribuirana kapacitivnost postaje kanal elektromagnetnih smetnji.
2 Vanjski izvori smetnji
Eksterni izvori smetnji mogu se podijeliti na smetnje struje i smetnje groma, a smetnje u snazi postoje u "uobičajenom modu" i "diferencijalnom načinu rada". Istovremeno, budući da je mreža za napajanje naizmjeničnom strujom direktno povezana na ispravljački most i krug filtera, u pola ciklusa, samo vrijeme vršnog napona ulaznog napona ima ulaznu struju, što rezultira vrlo niskim faktorom ulazne snage snage. opskrba (oko 0.6). Štaviše, ova struja sadrži veliki broj strujnih harmonijskih komponenti, koje će uzrokovati harmonično "zagađenje" mreže.
EMC dizajn prekidačkog napajanja
Postoje tri neophodna uslova za elektromagnetne smetnje: izvor smetnji, prenosni medij i osetljiva oprema. Svrha EMC dizajna je da uništi jedan od ova tri uslova. Za ovo, glavne metode koje su usvojene su: mjere kola, EMI filtriranje, zaštita, dizajn štampanih ploča protiv smetnji, itd.
1 Tehnologija meke komutacije za smanjenje gubitaka pri prebacivanju i buke pri prebacivanju
Soft switching je napredna tehnologija komutacije zasnovana na rezonantnoj tehnologiji ili koristeći tehnologiju upravljanja u nultom naponu/strujnom stanju razvijena na bazi hard switchinga.
Metoda realizacije meke komutacije je: dodavanje malih induktora, kondenzatora i drugih rezonantnih komponenti u originalno kolo, uvođenje rezonancije prije i poslije procesa komutacije i eliminisanje preklapanja napona i struje. Slika 2 prikazuje osnovnu sklopnu jedinicu koja koristi tehnologiju meke komutacije.
Koristite zaštitu za suzbijanje zračenja i indukovanih smetnji
Spektar interferencije prekidačkog napajanja koncentrisan je u frekvencijskom opsegu ispod 30MHz, a prečnik r<λ 2π="" is="" mainly="" an="" electromagnetic="" field="" of="" near-field="" nature,="" and="" it="" is="" a="" low-impedance="" field.="" materials="" with="" good="" electrical="" conductivity="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" electric="" field,="" while="" materials="" with="" high="" magnetic="" permeability="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" magnetic="" field.="" in="" addition,="" effective="" shielding="" measures="" should="" be="" taken="" for="" transformers,="" inductors,="" power="" devices,="" etc.="" the="" ventilation="" holes="" on="" the="" shielding="" shell="" are="" preferably="" circular,="" and="" the="" number="" of="" holes="" can="" be="" many="" if="" ventilation="" conditions="" are="" satisfied,="" and="" the="" size="" of="" each="" hole="" should="" be="" as="" small="" as="" possible.="" the="" seams="" are="" to="" be="" welded="" to="" ensure="" electromagnetic="" continuity.="" filtering="" measures="" should="" be="" taken="" at="" the="" lead-in="" and="" lead-out="" lines="" of="" the="" shielded="" enclosure.="" for="" electric="" field="" shielding,="" the="" shielding="" case="" must="" be="" grounded.="" for="" magnetic="" field="" shielding,="" the="" shielded="" case="" does="" not="" need="" to="" be="">
