Generovanie a potlačenie elektromagnetického rušenia v spínaných zdrojoch
Elektromagnetická kompatibilita EMC je skratka pre anglickú elektromagnetickú kompatibilitu. Zahŕňa dva významy. Po prvé, elektromagnetické žiarenie generované zariadením pri práci musí byť obmedzené na určitú úroveň. Po druhé, samotné zariadenie musí mať určitú schopnosť proti rušeniu. Musí mať tri prvky: zdroj rušenia, spojovací kanál a citlivé telo. Potlačenie rušenia spínaným napájaním pre elektronické obvody má veľký význam pre zabezpečenie normálnej a stabilnej prevádzky elektronických systémov. Analýzou zdrojov rušenia a spojovacích kanálov v spínaných zdrojoch tento článok navrhuje účinné opatrenia na potlačenie rušenia. Predkladá sa návrh a spôsob výroby spínaného napájacieho transformátora.
Zdroje rušenia a spojovacie kanály v spínaných zdrojoch
Spínaný napájací zdroj najprv usmerňuje striedavý prúd napájacej frekvencie na jednosmerný prúd, potom ho pomocou ovládania spínacej trubice mení na vysokofrekvenčný a potom ho vyvádza cez obvod usmerňovacieho filtra, aby získal stabilné jednosmerné napätie, takže obsahuje veľa harmonických interferencií. Súčasne v dôsledku zvodovej indukčnosti transformátora a špičky spôsobenej spätným zotavovacím prúdom výstupnej diódy bude produkované elektromagnetické rušenie rôzneho stupňa. Rušenie v spínaných zdrojoch sa sústreďuje najmä na komponenty s veľkými zmenami napätia a prúdu (teda veľké dv/dt alebo di/dt), najmä spínacie elektrónky, výstupné diódy a vysokofrekvenčné transformátory. Súčasne bude rozptylová kapacita viesť hluk z elektrickej siete k napájaniu elektronického systému a bude rušiť prácu elektronického obvodu. Poďme analyzovať príčiny niekoľkých druhov rušení a ich väzbové cesty.
Filtračné rušenie generované filtračným obvodom výstupného usmerňovača vo všeobecnosti prijíma obvod mostíkového usmerňovača a kondenzátorového filtra na výstupnom konci spínaného zdroja. Kvôli nelinearite usmerňovacej diódy a funkcii akumulácie energie filtračného kondenzátora sa výstupný prúd stáva periodickým špičkovým prúdom s krátkym časom a vysokou špičkovou hodnotou. Tento skreslený vstupný prúd obsahuje okrem základnej vlny aj bohaté vyššie harmonické zložky.
Rušenie generované spínacím obvodom
Jadro spínacieho obvodu je tiež jedným z hlavných zdrojov rušenia, ktoré pozostáva najmä zo spínacej trubice a vysokofrekvenčného transformátora. dv/dt generované spínacou trubicou má veľký impulz, široké frekvenčné pásmo a bohaté harmonické. Hlavné dôvody tohto pulzného rušenia sú:
(1) V okamihu, keď je spínacia trubica zapnutá, primárne vinutie transformátora generuje veľký nárazový prúd a na oboch koncoch primárneho vinutia sa objaví vysoké nárazové špičkové napätie; V momente, keď je vypínač vypnutý, časť energie sa neprenesie z primárnej cievky do sekundárnej cievky v dôsledku zvodového toku primárnej cievky a táto časť energie uložená v únikovej indukčnosti vytvorí útlmovú osciláciu. so špičkou s medzielektródovou kapacitou a odporom samotnej spínacej trubice a bude superponovaný na vypínacie napätie spínacej trubice, aby sa vytvorilo vypínacie špičkové napätie. Tento šum bude vedený na vstupné a výstupné svorky, čím sa vytvorí rušenie.
(2) Keď je výstupná dióda zapnutá v priepustnom smere, náboj v PN prechode sa akumuluje a keď je dióda aplikovaná so spätným napätím, nahromadený náboj zmizne a vytvorí sa spätný prúd. Pretože frekvencia V v sekundárnom obvode usmerňovača je pri spínaní veľmi vysoká, to znamená, že čas od zapnutia do vypnutia je veľmi krátky a dôjde k nárastu spätného prúdu, ak uložený náboj v krátkom čase zmizne. V dôsledku existencie rozloženej kapacity a rozloženej indukčnosti na výstupe jednosmerného prúdu sa rušenie spôsobené prepätím stáva vysokofrekvenčným útlmom a redukciou oscilácií.
(3) Vysokofrekvenčná spínacia prúdová slučka zložená z primárnej cievky vysokofrekvenčného transformátora, spínacej trubice a filtračného kondenzátora môže generovať veľké priestorové žiarenie a vytvárať rušenie žiarenia.
Interferenčný spojovací kanál
V dôsledku rozptylovej kapacity medzi primárnymi vinutiami transformátora sa rušenie spoločného režimu generované spínacím obvodom šíri cez transformátor na primárnej a sekundárnej strane. V porovnaní s tým je cesta rušenia diferenciálneho režimu jednoduchá a ľahko sa s ňou manipuluje. Tento článok predstavuje hlavne generovanie a potlačenie rušenia spoločného režimu.
