Hakkuriteholähteen EMI-ohjaustekniikan analyysi
Tässä artikkelissa analysoidaan yksityiskohtaisesti EMI:n mekanismia kytkentävirtalähteessä ja esitetään sarja EMI:n vaimennusstrategioita, mikä parantaa tehokkaasti hakkuriteholähteen sähkömagneettista yhteensopivuutta.
Hakkurivirtalähde on eräänlainen tehoelektroniikkatuote, joka käyttää tehopuolijohdelaitteita ja integroi tehonmuuntoteknologian, elektronisen sähkömagneettisen tekniikan ja automaattisen ohjaustekniikan. Alhaisen virrankulutuksen, korkean hyötysuhteen, pienen tilavuuden, kevyen painon, vakaan työskentelyn, turvallisuuden ja luotettavuuden sekä laajan jännitteen stabilointialueen etujen vuoksi sitä käytetään laajalti tietokoneiden, viestinnän, elektronisten instrumenttien, teollisuuden automaattisen ohjauksen, maanpuolustus ja kodinkoneet. Hakkuriteholähteellä on kuitenkin huono transienttivaste ja se on altis sähkömagneettisille häiriöille (EMD), ja EMI-signaalilla on laaja taajuusalue ja sillä on tietty amplitudi. Nämä EMI-signaalit saastuttavat sähkömagneettista ympäristöä johtumisen ja säteilyn kautta ja aiheuttavat häiriöitä viestintälaitteisiin ja elektronisiin instrumentteihin, mikä rajoittaa jossain määrin hakkuriteholähteen käyttöä.
1 hakkurivirtalähde aiheuttaa sähkömagneettisia häiriöitä
Sähkömagneettinen häiriö (EMI) on eräänlainen elektronisen järjestelmän tai osajärjestelmän suorituskyvyn vaurioituminen, joka johtuu odottamattomista sähkömagneettisista häiriöistä. Se koostuu kolmesta peruselementistä: häiriölähteestä, eli laitteesta, joka tuottaa sähkömagneettista häiriöenergiaa; Kytkentäkanava, eli kanava tai väline sähkömagneettisten häiriöiden lähettämiseen; Herkät laitteet eli sähkömagneettisten häiriöiden vaurioittamat laitteet, laitteet, osajärjestelmät tai järjestelmät. Tämän perusteella perustoimenpiteet sähkömagneettisten häiriöiden hallitsemiseksi ovat: häiriölähteiden vaimennus, katastrofitien katkaiseminen, herkkien laitteiden häiriövasteen vähentäminen tai sähkömagneettisen herkkyystason nostaminen.
Hakkuriteholähteen toimintaperiaatteen mukaan on tunnettua, että hakkuriteholähde tasasuuntaa ensin tehotaajuisen vaihtovirran tasavirraksi, sitten kääntää sen suurtaajuiseksi vaihtovirraksi ja lopulta antaa sen tasasuuntauksen ja suodatuksen kautta vakaan tasavirtajännitteen saamiseksi. . Piirissä tehotriodi ja diodi toimivat pääasiassa kytkentätilassa ja toimivat mikrosekunnin järjestyksessä; Kun triodi ja diodi kytketään päälle ja pois, virta muuttuu suuresti nousu- ja laskuajan aikana, mikä on helppoa tuottaa radiotaajuista energiaa ja muodostaa häiriölähteitä. Samalla muuntajan vuotoinduktanssi ja lähtödiodin käänteisen palautusvirran aiheuttama huippu muodostavat myös mahdollisia sähkömagneettisia häiriöitä.
Hakkuriteholähde toimii yleensä korkealla taajuudella ja taajuus on yli 02 kHz, joten sen hajautettua kapasitanssia ei voida jättää huomiotta. Toisaalta jäähdytyslevyn ja kytkinputken kollektorin välisellä eristelevyllä on suuri kosketuspinta-ala ja ohut eristelevy, joten niiden välistä jakautunutta kapasitanssia ei voida jättää huomiotta korkealla taajuudella, ja suurtaajuusvirta virtaus jäähdytyselementtiin hajautetun kapasitanssin kautta ja sitten rungon maadoitukseen, mikä johtaa yhteismoodiin häiriöihin; Toisaalta pulssimuuntajan ensiöportaiden välillä on hajautettu kapasitanssi, joka voi sulattaa ensiökäämin jännitteen suoraan toisiokäämiin ja tuottaa yhteismuotoisia häiriöitä kahdelle voimalinjalle toisiopuolen DC-lähdön kanssa. käämitys.
Siksi hakkuriteholähteen häiriölähteet keskittyvät pääasiassa komponentteihin, kuten kytkentäputkiin, diodeihin ja suurtaajuusmuuntajiin sekä AC-tulo- ja tasasuuntauslähtöpiireihin.
2 Toimenpiteet hakkuriteholähteen sähkömagneettisten häiriöiden poistamiseksi
Yleensä kytkentävirtalähteen EMI-ohjaus käyttää pääasiassa suodatustekniikkaa, suojaustekniikkaa, tiivistystekniikkaa ja maadoitustekniikkaa. EMI-häiriöt voidaan jakaa siirtoreitin mukaan johtumishäiriöihin ja säteilyhäiriöihin. Hakkuriteholähde aiheuttaa pääasiassa häiriöitä, ja sen taajuusalue on laajin, noin 10kHz-30MHz. Vastatoimenpiteet joutuneiden häiriöiden vaimentamiseksi ratkaistaan periaatteessa kolmella taajuuskaistalla: 10 kHz-150 kHz, 150 kHz-10 MHz ja enemmän. Normaalit häiriöt ovat pääasiassa 10 kHz - 150 kHz, mikä yleensä ratkaistaan yleisellä LC-suodattimella. Yhteisen tilan häiriöt ovat pääasiassa alueella 150 kHz-10 MHz, mikä yleensä ratkaistaan yhteistilan hylkäyssuodattimella. Yli 10 MHz:n taajuuskaistan vastatoimina on suodattimen muodon parantaminen ja sähkömagneettisten suojaustoimenpiteiden toteuttaminen.
2.1 käyttämällä AC-tulon EMI-suodatinta.
Yleensä on kaksi tapaa siirtää häiriövirtaa johtimeen: yhteismoodi ja differentiaalimoodi. Yhteisen tilan häiriö on häiriö kantonesteen ja maan välillä: häiriöllä on sama suuruus ja suunta, ja se esiintyy minkä tahansa virtalähteen suhteellisen maan välillä tai nollajohdon ja maan välillä. Sen tuottaa pääasiassa du/dt, ja di/dt tuottaa myös tiettyjä yhteismuotoisia häiriöitä. Differentiaalimuotoinen häiriö on kantonesteiden välistä häiriötä: häiriö on suuruudeltaan yhtä suuri ja vastakkainen, ja se esiintyy virtalähteen vaihelinjan ja nollajohdon sekä vaihejohdon ja vaihejohdon välillä. Kun häiriövirta välitetään johtimessa, se voi esiintyä sekä yhteismoodissa että differentiaalitilassa. Yhteismuotoinen häiriövirta voi kuitenkin häiritä hyödyllisiä signaaleja vasta sen jälkeen, kun siitä tulee differentiaalimuotoinen häiriövirta.
Vaihtovirtasähkölinjassa on edellä mainittuja kahdenlaisia häiriöitä, yleensä matalataajuisia differentiaalimuotoisia häiriöitä ja korkeataajuisia yhteismuotoisia häiriöitä. Yleensä differentiaalitilan häiriön amplitudi on pieni, taajuus on alhainen ja aiheuttama häiriö on pieni; Yhteisen tilan häiriöillä on suuri amplitudi ja korkea taajuus, ja se voi myös tuottaa johtojen kautta säteilyä, joka aiheuttaa suuria häiriöitä. Jos vaihtovirtalähteen tulopäässä käytetään sopivaa EMI-suodatinta, sähkömagneettiset häiriöt voidaan tehokkaasti vaimentaa. Voimalinjan EMI-suodattimen perusperiaate on esitetty kuvassa 1, jossa differentiaalimuotoisia kondensaattoreita C1 ja C2 käytetään oikosulkemaan differentiaalimoodin häiriövirta, kun taas välilinjan maadoituskondensaattoreita C3 ja C4 käytetään oikosulkuun. kytkeä yhteismuotoisen häiriövirran. Common-mode kuristinkela koostuu kahdesta saman paksuisesta kelasta, jotka on kierretty magneettisydämelle samaan suuntaan. Jos magneettinen kytkentä kahden kelan välillä on hyvin lähellä, vuodon induktanssi on hyvin pieni, mikä on huono voimalinjan taajuusalueella.
Tilareaktanssi tulee hyvin pieneksi; Kun kuormitusvirta kulkee yhteismuotokuristimen läpi, vaihejohdolla sarjaan kytkettyjen käämien synnyttämät magneettikenttälinjat ovat vastakkaisia nollajohdolla sarjaan kytkettyjen kelojen synnyttämien magneettikenttien kanssa, ja ne kumoavat toisensa. magneettinen ydin. Siksi jopa suuren kuormitusvirran tapauksessa magneettinen ydin ei kyllästy. Yhteismuotoisen häiriövirran tapauksessa molempien kelojen synnyttämät magneettikentät ovat samassa suunnassa, mikä aiheuttaa suuren induktanssin, mikä vaikuttaa yhteismoodin häiriösignaalin vaimentamiseen. Tässä yhteismoodin kuristinkelan tulisi olla valmistettu ferriittimagneettisesta materiaalista, jolla on korkea läpäisevyys ja hyvät taajuusominaisuudet.
