Teknologi Kompatibilitas Elektromagnetik dari Switching Power Supply
Alasan masalah kompatibilitas elektromagnetik yang disebabkan oleh pergantian catu daya cukup rumit karena mereka bekerja di bawah kondisi peralihan tegangan tinggi dan arus tinggi. Dalam hal sifat elektromagnetik dari seluruh mesin, ada kopling impedansi umum, kopling garis-ke-garis, kopling medan listrik, kopling medan magnet, dan kopling gelombang elektromagnetik. Kopling impedansi umum terutama adalah impedansi umum listrik antara sumber gangguan dan benda yang terganggu, yang melaluinya sinyal gangguan memasuki benda yang terganggu. Kopling line-to-line terutama adalah kopling bersama kabel atau jalur PCB yang menghasilkan tegangan dan arus gangguan karena kabel paralel. Kopling medan listrik terutama disebabkan oleh adanya perbedaan potensial, yang menghasilkan kopling medan dari medan listrik yang diinduksi ke tubuh yang terganggu. Kopling medan magnet terutama mengacu pada kopling medan magnet frekuensi rendah yang dihasilkan di dekat saluran listrik pulsa arus tinggi ke objek yang mengganggu. Kopling medan elektromagnetik terutama disebabkan oleh gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi yang dihasilkan oleh tegangan atau arus yang berdenyut yang memancar keluar melalui ruang, dan menyambungkan ke benda yang terganggu yang sesuai. Sebenarnya, setiap metode kopling tidak dapat dibedakan secara tegas, tetapi penekanannya berbeda.
Dalam catu daya switching, tabung switching daya utama bekerja dalam mode switching frekuensi tinggi pada tegangan yang sangat tinggi. Tegangan switching dan arus switching dekat dengan gelombang persegi. Dari analisis spektrum, sinyal gelombang persegi mengandung harmonik orde tinggi yang kaya. Spektrum frekuensi harmonik yang lebih tinggi dapat mencapai lebih dari 1000 kali frekuensi gelombang persegi. Pada saat yang sama, karena induktansi bocor dan kapasitansi terdistribusi dari transformator daya dan kondisi kerja yang tidak ideal dari perangkat pengalih daya utama, frekuensi tinggi dan osilasi harmonik puncak tegangan tinggi sering dihasilkan ketika frekuensi tinggi dihidupkan atau dimatikan. . Harmonik yang lebih tinggi yang dihasilkan oleh osilasi harmonik ditransmisikan ke sirkuit internal melalui kapasitansi terdistribusi antara tabung sakelar dan radiator atau dipancarkan ke ruang melalui radiator dan transformator. Switching diode yang digunakan untuk rektifikasi dan freewheeling juga merupakan penyebab penting dari gangguan frekuensi tinggi. Karena dioda penyearah dan freewheeling bekerja dalam keadaan switching frekuensi tinggi, adanya induktansi parasit dari timah dioda, adanya kapasitansi persimpangan, dan pengaruh arus pemulihan balik membuatnya bekerja pada tegangan yang sangat tinggi dan tingkat perubahan saat ini, dan menghasilkan osilasi frekuensi tinggi. Dioda penyearah dan freewheeling umumnya lebih dekat ke jalur keluaran catu daya, dan gangguan frekuensi tinggi yang dihasilkan olehnya kemungkinan besar akan ditransmisikan melalui jalur keluaran DC. Untuk meningkatkan faktor daya, catu daya switching mengadopsi rangkaian koreksi faktor daya aktif. Pada saat yang sama, untuk meningkatkan efisiensi dan keandalan sirkuit dan mengurangi tekanan listrik pada perangkat daya, sejumlah besar teknologi soft switching digunakan. Diantaranya, teknologi switching tegangan nol, arus nol atau tegangan nol/nol arus adalah yang paling banyak digunakan. Teknologi ini sangat mengurangi gangguan elektromagnetik yang dihasilkan oleh perangkat switching. Namun, sebagian besar rangkaian penyerapan non-destruktif soft-switching menggunakan L dan C untuk transfer energi, dan menggunakan konduktivitas searah dioda untuk mewujudkan konversi energi searah. Oleh karena itu, dioda dalam rangkaian resonansi menjadi sumber utama gangguan elektromagnetik.
Switching catu daya umumnya menggunakan induktor dan kapasitor penyimpan energi untuk membentuk rangkaian filter L dan C untuk menyaring sinyal gangguan mode diferensial dan umum. Karena kapasitansi terdistribusi dari kumparan induktansi, frekuensi resonansi sendiri dari kumparan induktansi berkurang, sehingga sejumlah besar sinyal gangguan frekuensi tinggi melewati kumparan induktansi dan menyebar ke luar di sepanjang saluran listrik AC atau keluaran DC garis. Ketika frekuensi sinyal gangguan meningkat, efek induktansi timbal kapasitor filter menyebabkan penurunan kapasitansi dan efek penyaringan secara terus menerus, dan bahkan menyebabkan perubahan parameter kapasitor, yang juga merupakan penyebab gangguan elektromagnetik.
Solusi untuk Kompatibilitas Elektromagnetik
Dari perspektif tiga elemen kompatibilitas elektromagnetik, untuk mengatasi masalah kompatibilitas elektromagnetik dari catu daya switching, kita dapat mulai dari tiga aspek: pertama, mengurangi sinyal gangguan yang dihasilkan oleh sumber gangguan; kedua, memutus jalur perambatan sinyal gangguan; ketiga, Tingkatkan kemampuan anti-pelecehan dari tubuh yang dilecehkan. Saat menyelesaikan kompatibilitas internal catu daya switching, ketiga metode di atas dapat digunakan secara komprehensif, berdasarkan rasio biaya-manfaat dan kemudahan implementasi. Oleh karena itu, gangguan eksternal yang ditimbulkan oleh pensaklaran catu daya, seperti arus harmonik saluran listrik, gangguan konduksi saluran listrik, dan gangguan radiasi medan elektromagnetik, hanya dapat diatasi dengan mengurangi sumber gangguan. Di satu sisi, ini dapat meningkatkan desain sirkuit filter input / output, meningkatkan kinerja sirkuit APFC, mengurangi tingkat perubahan tegangan dan arus dari tabung sakelar, penyearah dan dioda freewheeling, dan mengadopsi berbagai topologi sirkuit soft switching dan metode kontrol, dll.; sisi lain Di satu sisi, perkuat efek pelindung casing, perbaiki kebocoran celah casing, dan lakukan perawatan pentanahan yang baik. Untuk kemampuan anti-gangguan eksternal (seperti lonjakan dan sambaran petir), kemampuan proteksi petir dari port input AC dan output DC harus dioptimalkan. Biasanya, untuk bentuk gelombang sambaran petir gabungan dari tegangan rangkaian terbuka 1,2/50 μs dan arus hubung singkat 8/20 μs, karena energi yang kecil, biasanya diselesaikan dengan menggabungkan varistor seng oksida dan tabung listrik kotak gas. Untuk pelepasan elektrostatis, biasanya di sirkuit sinyal kecil dari port komunikasi dan port kontrol, gunakan tabung TVS dan perlindungan pentanahan yang sesuai, tingkatkan jarak listrik antara sirkuit sinyal kecil dan sasis, dll. Untuk memecahkan atau memilih perangkat dengan anti- gangguan statis. Sinyal transien cepat mengandung spektrum frekuensi yang sangat luas, dan mudah untuk masuk ke rangkaian kontrol dalam bentuk mode umum. Metode yang sama seperti anti-statis digunakan untuk mengurangi kapasitansi terdistribusi dari induktansi mode-umum dan memperkuat pemfilteran sinyal mode-umum dari rangkaian input (ditambah kapasitor mode umum atau inti ferit kerugian penyisipan, dll.) untuk meningkatkan kekebalan dari sistem.
Untuk mengurangi gangguan internal catu daya switching, mewujudkan kompatibilitas elektromagnetiknya sendiri, dan meningkatkan stabilitas dan keandalan catu daya switching, aspek-aspek berikut harus dimulai:
①Perhatikan pembagian yang benar dari sirkuit digital dan kabel sirkuit modul PCB;
②Decoupling sirkuit digital dan catu daya sirkuit analog;
③Single-point grounding sirkuit digital dan sirkuit analog, single-point grounding sirkuit arus tinggi dan sirkuit arus rendah, terutama sirkuit sampling arus dan tegangan, untuk mengurangi gangguan resistansi umum dan pengaruh cincin arde. Saat memasang kabel, perhatikan jarak antara garis yang berdekatan dan properti Sinyal, hindari crosstalk, kurangi area yang dikelilingi oleh rangkaian penyearah keluaran, rangkaian dioda freewheeling dan rangkaian filter cabang, kurangi kebocoran trafo, kapasitansi terdistribusi dari filter induktor, dan gunakan kapasitor filter dengan frekuensi resonansi tinggi.
