Hakkuriteholähteen EMI-simulaatiosuunnittelu
Kytkentätaajuuden ja tehotiheyden kasvaessa sähkömagneettinen ympäristö kytkentävirtalähteen sisällä on yhä monimutkaisempi, ja sen sähkömagneettisesta yhteensopivuudesta on tullut pääpaino ja suuri vaikeus teholähteen suunnittelussa. Perinteisessä suunnittelumenetelmässä EMC-ongelmaa käsitellään empiirisellä suunnittelulla, ja EMC-ongelmaa voidaan käsitellä lopullisesti vasta prototyypin valmistuttua. Perinteinen EMC-korjauskeino voi lisätä vain lisäkomponentteja, jotka voivat vaikuttaa alkuperäiseen ohjauspiirin kaistanleveyteen, mikä johtaa pahimmassa tapauksessa koko järjestelmän uudelleensuunnitteluun ja suunnittelukustannusten nousuun. Tämän tilanteen välttämiseksi on tarpeen ottaa huomioon EMC:n ongelmat suunnitteluprosessissa, analysoida ja ennustaa hakkuriteholähteen EMI tietyllä tarkkuudella sekä parantaa suunnittelua häiriömekanismin ja sen jakautumisen mukaan jokaisella taajuuskaistalla. vähentää EMI-tasoa, mikä vähentää suunnittelukustannuksia.
2 hakkuriteholähteen EMI-ominaisuudet ja luokitus
Hakkuriteholähteen johtuvien sähkömagneettisten häiriöiden ennustamiseksi on tarpeen tehdä selväksi sen syntymekanismi ja melulähteiden ominaisuudet. Virtakytkinputken nopean kytkentätoiminnan vuoksi sen jännitteen ja virran muutosnopeus ovat erittäin korkeat, ja nouseva reuna ja laskeva reuna sisältävät runsaasti korkeampia harmonisia, joten sähkömagneettisten häiriöiden intensiteetti on suuri; Hakkuriteholähteen sähkömagneettiset häiriöt keskittyvät pääasiassa diodien, tehonkytkentälaitteiden, säteilijöiden ja niihin kytkettyjen suurtaajuusmuuntajien läheisyyteen; Koska kytkentäputken kytkentätaajuus vaihtelee kymmenistä kHz:istä useisiin MHz:iin, hakkuriteholähteen häiriömuodot ovat pääasiassa johdettuja häiriöitä ja lähikenttähäiriöitä. Niistä johtuneet häiriöt ruiskutetaan sähköverkkoon melun etenemispolun kautta ja häiritsevät muita sähköverkkoon kytkettyjä laitteita.
Hakkuriteholähteen johtuneet häiriöt voidaan jakaa kahteen luokkaan.
1) Differentiaalitilan (DM) häiriöt. DM-kohina johtuu pääasiassa di/dt:stä. Parasiittisen induktanssin ja resistanssin kautta se etenee jännitteellisen johdon ja nollajohtimen välisessä silmukassa, jolloin syntyy virtaa Idm kahden johtimen välille, joka ei muodosta silmukkaa maadoitusjohtimen kanssa.
2) yhteismoodin (CM) häiriöt. CM-kohina johtuu pääasiassa dv/dt:stä. PCB:n hajakapasitanssi etenee kahden voimalinjan ja maan välisessä silmukassa, ja häiriöt tunkeutuvat johdon ja maan väliin. Häiriövirta kulkee puoliksi kummallakin kahdella linjalla, ja maa on yhteinen silmukka. Varsinaisessa piirissä epäsymmetrisen linjaimpedanssin vuoksi yhteismoodin signaalihäiriöt muuttuvat ylikuulumishäiriöiksi, joita ei ole helppo poistaa.
Hakkurivirtalähteen EMI:n simulaatioanalyysi
Teoreettisesti tarkasteltuna, olipa kyseessä aikatason simulaatio tai taajuustason simulaatio, niin kauan kuin on perustettu järkevä analyysimalli, simulaatiotulokset voivat heijastaa oikein järjestelmän EMI-kvantisointiastetta.
Aika-alueen simulointimenetelmän on luotava piirimalli, joka sisältää kaikki muuntimen komponenttiparametrit, käytettävä PSPICE- tai Sabre-ohjelmistoa simulointianalyysiin ja käytettävä nopeaa Fourier-analyysityökalua EMI:n spektriaaltomuodon saamiseksi. Tämä menetelmä on varmistettu DM-kohinan analyysissä. Kuitenkin puolijohdelaitteiden, kuten MOSFET ja IGBT, epälineaariset ominaisuudet ja hajaparametrit kytkentävirtalähteessä tekevät mallista erittäin monimutkaisen, ja hakkuriteholähteen piiritopologia muuttuu jatkuvasti sen toimiessa, mikä johtaa epäkonvergenssiongelmaan. simulointi. CM-kohinaa tutkittaessa on otettava huomioon kaikki loiselementtiparametrit. Parasiittisten parametrien vaikutuksesta FFT-tuloksia on vaikea verrata kokeellisiin tuloksiin. Hakkuritehomuuntimet toimivat yleensä laajalla aikavakioiden alueella, sisältäen pääasiassa kolme aikavakioryhmää: lähtöliittimen perustaajuuteen liittyvät aikavakiot (kymmeniä ms); Kytkinelementtien kytkentätaajuuteen liittyvä aikavakio (kymmeniä μs); Aikavakio (useita ns), joka liittyy nousu- ja laskuaikaan, kun kytkinelementti kytketään päälle tai pois.
Tästä syystä aikatason simuloinnissa on käytettävä hyvin pientä laskentavaihetta ja laskennan suorittaminen kestää kauan; Lisäksi aikatason menetelmällä saadut tulokset eivät usein pysty selkeästi analysoimaan piirin eri muuttujien vaikutusta häiriöihin, eivät voi selittää syvällisesti kytkentävirtalähteen EMI-käyttäytymistä, eivätkä he pysty arvioimaan EMI-mekanismia, eivätkä pysty antamaan tietoja. selkeä ratkaisu EMI:n vähentämiseen.
