Sähkömagneettisen yhteensopivuuden suunnitteluratkaisu suurtaajuiseen kytkentävirtalähteeseen
Jos itse suurtaajuisen hakkurivirtalähteen sähkömagneettisia häiriöitä (EMI) ei käsitellä hyvin, se ei ainoastaan aiheuta helposti sähköverkon saastumista ja vaikuta suoraan muiden sähkölaitteiden normaaliin toimintaan, vaan myös muodostaa helposti sähkömagneettista saastetta. tilaan, mikä johtaa korkeaan taajuuskytkentävirtalähteen sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) ongelmaan. Tämä artikkeli keskittyy rautatiesignaalien tehonsyöttöpaneeleissa käytetyn 1200 W (24V/50A) suurtaajuisen kytkentävirtalähdemoduulin standardiongelman ylittävien sähkömagneettisten häiriöiden analysointiin ja ehdottaa parannustoimenpiteitä.
Korkeataajuisen hakkuriteholähteen synnyttämät sähkömagneettiset häiriöt voidaan jakaa kahteen kategoriaan: johtuviin häiriöihin ja säteilyhäiriöihin. Toteutettu häirintä välittyy vaihtovirtalähteen kautta alle 30 MHz:n taajuudella; säteilevä häirintä välittyy avaruuden kautta taajuudella 30–1000 MHz.
Suurtaajuisen kytkentävirtalähteen sähkömagneettisten häiriölähteiden analyysi
Tasasuuntaaja ja tehoputki Q1 piirissä, tehoputket Q2-Q5 kuvan 1b piirissä, suurtaajuusmuuntaja T1 ja lähtötasasuuntausdiodit D1-D2 ovat kaikki tärkeimmät sähkömagneettisten häiriöiden lähteet, kun korkea- taajuuskytkentävirtalähde toimii. Analysoi tarkemmin kuten alla.
Tasasuuntaajan tasasuuntausprosessin aikana syntyvät korkealuokkaiset harmoniset aiheuttavat johto- ja säteilyhäiriöitä pitkin voimalinjaa.
Kytkentätehoputki toimii korkeataajuisen päälle ja pois päältä -tilassa. Kytkentähäviöiden vähentämiseksi sekä tehotiheyden ja kokonaishyötysuhteen parantamiseksi kytkentäputki käynnistyy ja sammuu yhä nopeammin, yleensä muutamassa mikrosekunnissa. Tällaisella nopeudella kytkeminen päälle ja pois muodostaa aaltojännitteen ja aaltovirran, jotka synnyttävät korkeataajuisia ja suurjännitteisiä huippuharmonisia, aiheuttaen sähkömagneettisia häiriöitä avaruus- ja vaihtovirtatulolinjoihin.
Vaikka suurtaajuinen muuntaja T1 suorittaa tehonmuunnoksen, se tuottaa vaihtuvan sähkömagneettisen kentän ja säteilee sähkömagneettisia aaltoja avaruuteen muodostaen säteilyhäirintä. Muuntajan hajautettu induktanssi ja kapasitanssi synnyttävät värähtelyä ja kytketään vaihtovirtasyötön silmukkaan hajautetun kapasitanssin kautta muuntajan ensiö- ja toisioasteen välillä muodostaen johtavan häiriön.
Kun lähtöjännite on suhteellisen alhainen, lähtötasasuuntaajadiodi toimii suurtaajuisessa kytkentätilassa, mikä on myös sähkömagneettisen häiriön lähde.
Diodin johdin parasiittisen induktanssin, liitoskapasitanssin ja käänteisen palautusvirran vaikutuksen ansiosta se toimii erittäin korkeilla jännitteen ja virran muutosnopeuksilla. Mitä pidempi diodin käänteinen palautumisaika, sitä suurempi on huippuvirran vaikutus. , mitä voimakkaammaksi häiriösignaali tulee, mikä johtaa suurtaajuiseen vaimennettuun värähtelyyn, joka on eräänlainen differentiaalimuotoinen johtavuushäiriö.
Kaikki nämä generoidut sähkömagneettiset signaalit välitetään ulkoiseen virtalähteeseen metallijohtojen, kuten voimalinjojen, signaalilinjojen ja maadoitusjohtojen kautta, muodostaen johtavia häiriöitä. Säteilevät häiriöt johtuvat häiriösignaaleista, jotka säteilevät johtojen ja laitteiden tai antenneina toimivien liitäntöjen kautta.
3. Sähkömagneettisen yhteensopivuuden suunnittelu suurtaajuisen kytkentävirtalähteen sähkömagneettista häiriötä varten
Lisää tehosuodatin hakkuriteholähteen sisääntuloon hakkuriteholähteen tuottamien korkean tason harmonisten vaimentamiseksi.
Ferriittimagneettisen renkaan lisääminen tulo- ja lähtövoimalinjoihin ei ainoastaan vaimenna suurtaajuista yhteismoodia voimalinjoissa, vaan myös vähentää voimalinjojen kautta säteilevää häiriöenergiaa.
Pidä sähköjohto mahdollisimman lähellä maadoitusjohtoa vähentääksesi differentiaalisen säteilyn silmukan pinta-alaa; reititä tulo-AC-virtajohto ja DC-lähtöjohto erikseen vähentääksesi sähkömagneettista kytkentää tulon ja lähdön välillä; pidä signaalijohto kaukana sähköjohdosta ja lähellä maata. Linjat tulee reitittää, eivätkä linjat saa olla liian pitkiä silmukan silmukan pienentämiseksi; Piirilevyn viivojen leveys ei saa olla äkillinen, käytä kulmissa kaarisiirtymiä ja yritä olla käyttämättä suoria tai teräviä kulmia.
Asenna irrotuskondensaattorit sirulle ja MOS-kytkimen putkelle mahdollisimman lähelle laitteen teho- ja maadoitusnastoja rinnakkain.
Koska maadoitusjohdossa on Ldi/dt, piirilevy ja runko on kytketty epäsuorasti kuparipilareiden avulla. Niille, jotka eivät sovellu liitettäviksi kuparipilareihin, tulee käyttää paksumpia johtoja ja maadoittaa ne lähellä.
Lisää RC-absorptiopiiri kytkinputken molempiin päihin ja lähtötasasuuntaajadiodi absorptoida ylijännite.
