Technológia elektromagnetickej kompatibility spínaného napájania
Dôvody problémov s elektromagnetickou kompatibilitou spôsobených spínanými zdrojmi sú pomerne komplikované, pretože pracujú v podmienkach spínania vysokého napätia a vysokého prúdu. Z hľadiska elektromagnetických vlastností celého stroja ide najmä o bežné impedančné spojenie, spojenie medzi linkami, spojenie elektrického poľa, spojenie magnetického poľa a spojenie elektromagnetických vĺn. Spoločná impedančná väzba je hlavne elektrická spoločná impedancia medzi zdrojom rušenia a rušeným telesom, cez ktorú vstupuje rušivý signál do rušeného telesa. Linková väzba je hlavne vzájomná väzba vodičov alebo liniek PCB, ktoré generujú rušivé napätie a prúd v dôsledku paralelného zapojenia. Väzba elektrického poľa je spôsobená hlavne existenciou rozdielu potenciálov, ktorý generuje poľovú väzbu indukovaného elektrického poľa k narušenému telu. Väzba magnetického poľa sa týka hlavne spojenia nízkofrekvenčného magnetického poľa generovaného v blízkosti vysokoprúdového impulzného elektrického vedenia s rušivým objektom. Väzba elektromagnetického poľa je spôsobená hlavne vysokofrekvenčnými elektromagnetickými vlnami generovanými pulzujúcim napätím alebo prúdom vyžarujúcim von cez priestor a spájaním so zodpovedajúcim narušeným telom. V skutočnosti nemožno každú metódu spájania striktne rozlíšiť, ale dôraz je iný.
V spínanom zdroji pracuje hlavná výkonová spínacia trubica vo vysokofrekvenčnom spínacom režime pri veľmi vysokom napätí. Spínacie napätie a spínací prúd sú blízke štvorcovým vlnám. Zo spektrálnej analýzy vyplýva, že signál so štvorcovými vlnami obsahuje bohaté harmonické tóny vysokého rádu. Frekvenčné spektrum vyšších harmonických môže dosiahnuť viac ako 1000-násobok frekvencie štvorcových vĺn. Súčasne v dôsledku zvodovej indukčnosti a rozloženej kapacity výkonového transformátora a neideálneho pracovného stavu hlavného výkonového spínacieho zariadenia sa pri zapnutí alebo vypnutí vysokej frekvencie často vytvárajú vysokofrekvenčné a vysokonapäťové špičkové harmonické oscilácie. . Vyššie harmonické generované harmonickým kmitom sú prenášané do vnútorného obvodu cez rozloženú kapacitu medzi spínacou trubicou a žiaričom alebo vyžarované do priestoru cez žiarič a transformátor. Spínacie diódy používané na usmernenie a voľnobeh sú tiež dôležitou príčinou vysokofrekvenčných porúch. Pretože usmerňovacie a voľnobežné diódy pracujú vo vysokofrekvenčnom spínacom stave, existencia parazitnej indukčnosti vývodu diódy, existencia prechodovej kapacity a vplyv spätného zotavovacieho prúdu spôsobujú, že dióda pracuje pri veľmi vysokom napätí a rýchlosť zmeny prúdu a vytvárajú vysokofrekvenčné oscilácie. Usmerňovacie a voľnobežné diódy sú vo všeobecnosti bližšie k výstupnému vedeniu napájacieho zdroja a nimi generované vysokofrekvenčné poruchy sa s najväčšou pravdepodobnosťou prenášajú cez výstupné vedenie jednosmerného prúdu. Aby sa zlepšil účinník, spínaný zdroj využíva aktívny obvod korekcie účinníka. Zároveň sa na zlepšenie účinnosti a spoľahlivosti obvodu a zníženie elektrického namáhania výkonového zariadenia používa veľké množstvo technológií mäkkého spínania. Spomedzi nich je najpoužívanejšia technológia prepínania nulového napätia, nulového prúdu alebo nulového napätia/nulového prúdu. Táto technológia výrazne znižuje elektromagnetické rušenie generované spínacími zariadeniami. Väčšina nedeštruktívnych absorpčných obvodov s mäkkým prepínaním však používa L a C na prenos energie a na realizáciu jednosmernej premeny energie využíva jednosmernú vodivosť diód. Preto sa diódy v rezonančnom obvode stávajú hlavným zdrojom elektromagnetického rušenia.
Spínané napájacie zdroje vo všeobecnosti používajú induktory a kondenzátory na akumuláciu energie na vytvorenie L a C filtračných obvodov na filtrovanie diferenciálnych a spoločných rušivých signálov. Vďaka rozloženej kapacite indukčnej cievky sa zníži vlastná rezonančná frekvencia indukčnej cievky, takže veľké množstvo vysokofrekvenčných rušivých signálov prechádza cez indukčnú cievku a šíri sa smerom von pozdĺž striedavého elektrického vedenia alebo výstupu jednosmerného prúdu. riadok. So zvyšujúcou sa frekvenciou rušivého signálu vedie vplyv zvodovej indukčnosti filtračného kondenzátora k trvalému poklesu kapacity a filtračného účinku a dokonca vedie k zmenám parametrov kondenzátora, čo je tiež príčinou elektromagnetického rušenia.
Riešenia pre elektromagnetickú kompatibilitu
Z hľadiska troch prvkov elektromagnetickej kompatibility môžeme pri riešení problému elektromagnetickej kompatibility spínaných zdrojov vychádzať z troch aspektov: po prvé, znížiť rušivý signál generovaný zdrojom rušenia; po druhé, prerušte cestu šírenia signálu rušenia; po tretie, Zvýšte schopnosť obťažovaného tela proti obťažovaniu. Pri riešení vnútornej kompatibility spínaného zdroja možno vyššie uvedené tri spôsoby využiť komplexne, na základe pomeru nákladov a výnosov a jednoduchosti implementácie. Vonkajšie poruchy generované spínaním napájacích zdrojov, ako sú harmonické prúdy elektrického vedenia, poruchy vedenia elektrického vedenia a poruchy vyžarovania elektromagnetického poľa, sa preto dajú vyriešiť len znížením zdroja rušenia. Na jednej strane môže zlepšiť dizajn vstupno/výstupného filtračného obvodu, zlepšiť výkon obvodu APFC, znížiť rýchlosť zmeny napätia a prúdu spínacej trubice, usmerňovača a voľnobežnej diódy a prijať rôzne topológie mäkkého spínacieho obvodu. a kontrolné metódy atď.; druhý Na jednej strane posilniť tieniaci účinok krytu, zlepšiť únik medzier krytu a vykonať dobré uzemnenie. Pre externé funkcie proti rušeniu (ako sú prepätia a údery blesku) by mali byť optimalizované možnosti ochrany pred bleskom na vstupe AC a výstupe DC. Zvyčajne sa pri kombinovanom tvare vlny úderu blesku 1,2/50 μs napätia naprázdno a 8/20 μs skratového prúdu kvôli malej energii zvyčajne rieši kombináciou varistorov z oxidu zinočnatého a plynových štvorcových elektrónok. Pre elektrostatický výboj, zvyčajne v malom signálovom obvode komunikačného portu a riadiaceho portu, použite TVS trubicu a zodpovedajúcu ochranu uzemnenia, zväčšite elektrickú vzdialenosť medzi malým signálovým obvodom a šasi atď., aby ste vyriešili alebo vybrali zariadenia s anti- statické narušenie. Rýchly prechodový signál obsahuje veľmi široké frekvenčné spektrum a je ľahké ho preniesť do riadiaceho obvodu vo forme bežného režimu. Rovnaká metóda ako antistatická sa používa na zníženie distribuovanej kapacity indukčnosti v bežnom režime a na posilnenie filtrovania signálu v bežnom režime vstupného obvodu (plus kondenzátory so spoločným režimom alebo vložné stratové feritové jadrá atď.) na zlepšenie imunity. systému.
Aby sa znížilo vnútorné rušenie spínaného zdroja, realizovala sa jeho vlastná elektromagnetická kompatibilita a zlepšila stabilita a spoľahlivosť spínaného zdroja, mali by sa začať nasledujúce aspekty:
①Dbajte na správne rozdelenie zapojenia DPS digitálnych obvodov a obvodov modulu;
②Oddelenie napájania digitálneho obvodu a analógového obvodu;
③Jednobodové uzemnenie digitálnych obvodov a analógových obvodov, jednobodové uzemnenie silnoprúdových obvodov a slaboprúdových obvodov, najmä obvodov vzorkovania prúdu a napätia, na zníženie bežného rušenia odporu a vplyvu uzemňovacích krúžkov. Pri zapájaní venujte pozornosť vzdialenosti medzi susednými vedeniami a vlastnostiam signálu, zabráňte presluchom, zmenšite oblasť obklopenú obvodom výstupného usmerňovača, obvodom voľnobežnej diódy a obvodom odbočného filtra, znížte únik transformátora, rozloženú kapacitu filtračná tlmivka a použite filtračné kondenzátory s vysokými rezonančnými frekvenciami.
