Solusi desain kompatibilitas elektromagnetik untuk catu daya switching frekuensi tinggi
Jika masalah interferensi elektromagnetik (EMI) pada catu daya switching frekuensi tinggi itu sendiri tidak ditangani dengan baik, tidak hanya akan dengan mudah menimbulkan polusi pada jaringan listrik dan secara langsung mempengaruhi pengoperasian normal peralatan listrik lainnya, tetapi juga dengan mudah membentuk polusi elektromagnetik. ke luar angkasa, mengakibatkan masalah kompatibilitas elektromagnetik (EMC) yang tinggi pada catu daya peralihan frekuensi. Artikel ini berfokus pada analisis gangguan elektromagnetik yang melebihi masalah standar modul catu daya switching frekuensi tinggi 1200W (24V/50A) yang digunakan pada panel catu daya sinyal kereta api, dan mengusulkan langkah-langkah perbaikan.
Gangguan elektromagnetik yang ditimbulkan oleh catu daya switching frekuensi tinggi dapat dibagi menjadi dua kategori: gangguan terkonduksi dan gangguan radiasi. Pelecehan yang dilakukan ditransmisikan melalui catu daya AC, dengan frekuensi di bawah 30MHz; pelecehan yang terpancar ditransmisikan melalui ruang angkasa, dengan frekuensi antara 30 dan 1000MHz.
Analisis sumber gangguan elektromagnetik dari catu daya switching frekuensi tinggi
Penyearah dan tabung daya Q1 pada rangkaian, tabung daya Q2~Q5 pada rangkaian Gambar 1b, transformator frekuensi tinggi T1, dan dioda penyearah keluaran D1~D2 semuanya merupakan sumber utama gangguan elektromagnetik ketika tegangan tinggi. catu daya peralihan frekuensi berfungsi. Analisis secara khusus seperti di bawah ini.
Harmonisa tingkat tinggi yang dihasilkan selama proses penyearah akan menyebabkan gangguan konduksi dan gangguan radiasi di sepanjang saluran listrik.
Tabung daya switching bekerja dalam keadaan hidup dan mati frekuensi tinggi. Untuk mengurangi kerugian peralihan dan meningkatkan kepadatan daya serta efisiensi keseluruhan, tabung peralihan hidup dan mati lebih cepat dan lebih cepat, biasanya dalam beberapa mikrodetik. Menghidupkan dan mematikan dengan kecepatan seperti itu membentuk tegangan lonjakan dan arus lonjakan, yang menghasilkan harmonik puncak frekuensi tinggi dan tegangan tinggi, menyebabkan gangguan elektromagnetik pada ruang dan saluran input AC.
Saat transformator frekuensi tinggi T1 melakukan konversi daya, ia menghasilkan medan elektromagnetik bolak-balik dan memancarkan gelombang elektromagnetik ke luar angkasa, membentuk gangguan radiasi. Induktansi dan kapasitansi terdistribusi dari transformator menghasilkan osilasi dan digabungkan ke loop input AC melalui kapasitansi terdistribusi antara tahap primer dan sekunder transformator, membentuk gangguan konduktif.
Ketika tegangan keluaran relatif rendah, dioda penyearah keluaran bekerja dalam keadaan peralihan frekuensi tinggi, yang juga merupakan sumber gangguan elektromagnetik.
Karena induktansi parasit timbal dioda, kapasitansi persimpangan dan pengaruh arus pemulihan balik, ia beroperasi pada tingkat perubahan arus dan tegangan yang sangat tinggi. Semakin lama waktu pemulihan balik dioda, semakin besar dampak arus puncaknya. , semakin kuat sinyal gangguannya, menghasilkan osilasi yang dilemahkan frekuensi tinggi, yang merupakan sejenis gangguan konduksi mode diferensial.
Semua sinyal elektromagnetik yang dihasilkan ini ditransmisikan ke catu daya eksternal melalui kabel logam seperti saluran listrik, saluran sinyal, dan kabel ground, sehingga membentuk gangguan konduktif. Gangguan terpancar disebabkan oleh sinyal gangguan yang memancar melalui kabel dan perangkat atau melalui interkoneksi yang berfungsi sebagai antena.
3. Desain kompatibilitas elektromagnetik untuk gangguan elektromagnetik pada catu daya switching frekuensi tinggi
Tambahkan filter daya ke saluran masuk catu daya switching untuk menekan harmonik tingkat tinggi yang dihasilkan oleh catu daya switching.
Menambahkan cincin magnet ferit ke saluran listrik masukan dan keluaran tidak hanya menekan mode umum frekuensi tinggi di saluran listrik, tetapi juga mengurangi energi gangguan yang dipancarkan melalui saluran listrik.
Jaga saluran listrik sedekat mungkin dengan kabel ground untuk mengurangi area loop radiasi mode diferensial; rutekan saluran listrik AC masukan dan saluran listrik DC keluaran secara terpisah untuk mengurangi sambungan elektromagnetik antara masukan dan keluaran; jauhkan jalur sinyal dari kabel listrik dan dekat dengan tanah. Jalur tersebut harus dirutekan, dan jalur tersebut tidak boleh terlalu panjang untuk mengurangi area putaran; lebar garis pada papan PCB tidak boleh tiba-tiba, gunakan transisi busur di sudut-sudutnya, dan usahakan untuk tidak menggunakan sudut siku-siku atau sudut tajam.
Pasang kapasitor decoupling pada chip dan tabung sakelar MOS sedekat mungkin dengan pin daya dan ground perangkat secara paralel.
Karena adanya Ldi/dt pada kabel ground, maka papan PCB dan sasis dihubungkan secara tidak langsung menggunakan pilar tembaga. Bagi yang tidak cocok untuk disambungkan dengan pilar tembaga, sebaiknya gunakan kabel yang lebih tebal dan diarde di dekatnya.
Tambahkan rangkaian serapan RC di kedua ujung tabung sakelar dan dioda penyearah keluaran untuk menyerap tegangan lonjakan.
