Analiza EMI tehnologije upravljanja prekidačkim napajanjem
U ovom radu detaljno je analiziran mehanizam EMI u prekidačkom napajanju i predstavljen je niz strategija suzbijanja EMI, čime se efektivno poboljšava elektromagnetna kompatibilnost prekidačkog napajanja.
Prekidačko napajanje je vrsta energetskog elektroničkog proizvoda koji koristi energetske poluvodičke uređaje i integrira tehnologiju konverzije energije, elektroničku elektromagnetnu tehnologiju i tehnologiju automatskog upravljanja. Zbog svojih prednosti niske potrošnje energije, visoke efikasnosti, male zapremine, male težine, stabilnog rada, sigurnosti i pouzdanosti i širokog raspona stabilizacije napona, široko se koristi u oblastima računara, komunikacija, elektronskih instrumenata, industrijskog automatskog upravljanja, narodne odbrane i kućnih aparata. Međutim, prekidački izvor napajanja ima slab prolazni odziv i sklon je elektromagnetnim smetnjama (EMD), a EMI signal zauzima širok frekvencijski raspon i ima određenu amplitudu. Ovi EMI signali zagađuju elektromagnetno okruženje kroz provodljivost i zračenje, i uzrokuju smetnje komunikacijskoj opremi i elektronskim instrumentima, ograničavajući na taj način upotrebu prekidačkog napajanja u određenoj mjeri.
1 prekidački izvor napajanja uzrokuje elektromagnetne smetnje
Elektromagnetne smetnje (EMI) je vrsta oštećenja performansi elektronskog sistema ili podsistema uzrokovana neočekivanim elektromagnetnim smetnjama. Sastoji se od tri osnovna elementa: izvora smetnji, odnosno opreme koja stvara energiju elektromagnetne smetnje; Spojni kanal, odnosno kanal ili medij za prenošenje elektromagnetnih smetnji; Osetljiva oprema, odnosno uređaji, oprema, podsistemi ili sistemi oštećeni elektromagnetnim smetnjama. Na osnovu toga, osnovne mjere za kontrolu elektromagnetnih smetnji su: suzbijanje izvora smetnji, presecanje puta katastrofe, smanjenje odziva osjetljive opreme na smetnje ili povećanje nivoa elektromagnetne osjetljivosti.
Prema principu rada prekidačkog napajanja, poznato je da prekidačko napajanje prvo ispravlja naizmjeničnu struju frekvencije u jednosmjernu struju, zatim je invertira u visokofrekventnu naizmjeničnu struju i na kraju je ispravlja kroz ispravljanje i filtriranje kako bi se dobio stabilan jednosmjerni napon. . U krugu, trioda i dioda snage uglavnom rade u prekidačkom stanju i rade u mikrosekundnom redu; Kada se trioda i dioda uključuju i isključuju, struja se uvelike mijenja tokom vremena rasta i pada, što je lako generirati energiju radio frekvencije i formirati izvore smetnji. U isto vrijeme, induktivnost curenja transformatora i vrh uzrokovan povratnom strujom oporavka izlazne diode također će formirati potencijalne elektromagnetne smetnje.
Prekidačko napajanje obično radi na visokoj frekvenciji, a frekvencija je iznad 02 kHz, tako da se njegov distribuirani kapacitet ne može zanemariti. S jedne strane, izolacijska ploča između hladnjaka i kolektora cijevi prekidača ima veliku kontaktnu površinu i tanak izolacijski sloj, tako da se distribuirani kapacitet između njih ne može zanemariti na visokoj frekvenciji, a struja visoke frekvencije će protok do hladnjaka kroz distribuirani kapacitet, a zatim do uzemljenja kućišta, što dovodi do smetnji zajedničkog moda; S druge strane, postoji raspoređeni kapacitet između primarnih stupnjeva impulsnog transformatora, koji može direktno spojiti napon primarnog namota u sekundarni namotaj i proizvesti smetnje zajedničkog moda na dva dalekovoda sa DC izlazom sekundarnog namotavanje.
Stoga su izvori smetnji u prekidačkom napajanju uglavnom koncentrisani u komponentama kao što su prekidačke cijevi, diode i visokofrekventni transformatori, kao i AC ulazna i izlazna kola.
2 Mjere za suzbijanje elektromagnetnih smetnji prekidačkog napajanja
Obično, EMI kontrola prekidačkog napajanja uglavnom usvaja tehnologiju filtriranja, tehnologiju zaštite, tehnologiju brtvljenja i tehnologiju uzemljenja. EMI smetnje se mogu podijeliti na smetnje provodljivosti i interferencije zračenja prema ruti prijenosa. Prekidačko napajanje uglavnom provodi smetnje, a njegov frekventni opseg je najširi, oko 10kHz-30MHz. Protumjere za suzbijanje provodnih smetnji su u osnovi riješene u tri frekvencijska opsega: 10kHz-150kHz, 150kHz-10MHz i više. Normalne smetnje su uglavnom u opsegu od 10kHz do 150kHz, što se uglavnom rješava općim LC filterom. Common-mode smetnje su uglavnom u opsegu od 150kHz-10 MHz, što se obično rješava filterom za odbacivanje zajedničkog načina. Protivmjere za frekvencijski opseg iznad 10MHz su poboljšanje oblika filtera i poduzimanje mjera zaštite od elektromagnetskog zračenja.
2.1 pomoću AC ulaznog EMI filtera.
Obično postoje dva načina za prijenos struje interferencije na vodiču: zajednički i diferencijalni način rada. Interferencija zajedničkog moda je smetnja između tečnosti nosača i zemlje: smetnja ima istu veličinu i pravac, i postoji između bilo koje relativne zemlje izvora napajanja ili između neutralne linije i zemlje. Uglavnom ga proizvodi du/dt, a di/dt također proizvodi određene smetnje zajedničkog moda. Interferencija diferencijalnog načina rada je interferencija između fluida nosača: interferencija je jednaka po veličini i suprotnog smjera, a postoji između fazne linije i neutralne linije napajanja i fazne linije i fazne linije. Kada se struja interferencije prenosi na vodič, može se pojaviti iu zajedničkom i diferencijalnom modu. Međutim, struja smetnji zajedničkog moda može ometati korisne signale tek nakon što postane struja interferencije diferencijalnog moda.
Postoje gornje dvije vrste smetnji u dalekovodu naizmjenične struje, obično niskofrekventne smetnje u diferencijalnom modu i visokofrekventne smetnje zajedničkog moda. Općenito, amplituda smetnje diferencijalnog načina rada je mala, frekvencija je niska, a uzrokovane smetnje su male; Uobičajene smetnje imaju veliku amplitudu i visoku frekvenciju, a mogu proizvesti i zračenje kroz žice, što uzrokuje velike smetnje. Ako se na ulaznom kraju napajanja naizmeničnom strujom koristi odgovarajući EMI filter, elektromagnetne smetnje se mogu efikasno potisnuti. Osnovni princip EMI filtera dalekovoda prikazan je na slici 1, na kojoj se kondenzatori diferencijalnog moda C1 i C2 koriste za kratki spoj struje interferencije diferencijalnog moda, dok se kondenzatori za uzemljenje srednjeg voda C3 i C4 koriste za kratki spoj. struja interferencije zajedničkog moda. Common-mode choke coil se sastoji od dva namotaja jednake debljine i namotana na magnetno jezgro u istom smjeru. Ako je magnetna sprega između dva namotaja vrlo bliska, induktivnost curenja će biti vrlo mala, što je slabo u frekvencijskom opsegu dalekovoda.
Reaktanca moda će postati vrlo mala; Kada struja opterećenja teče kroz prigušnicu zajedničkog moda, linije magnetskog polja koje stvaraju zavojnice spojene u seriju na faznoj liniji suprotne su onima koje generiraju zavojnice spojene u seriju na neutralnoj liniji, i one se međusobno poništavaju u magnetno jezgro. Stoga, čak i u slučaju velike struje opterećenja, magnetna jezgra neće biti zasićena. Za interferencijsku struju zajedničkog moda, magnetna polja koja stvaraju dvije zavojnice su u istom smjeru, što će predstavljati veliku induktivnost, čime će igrati ulogu u slabljenju signala interferencije zajedničkog moda. U ovom slučaju, zavojnica sa zajedničkim modom treba da bude napravljena od feritnog magnetnog materijala sa visokom propusnošću i dobrim frekvencijskim karakteristikama.
