Mengalihkan pengalaman desain catu daya EMI
1. Sumber EMI untuk mengalihkan catu daya
Sumber interferensi EMI dari catu daya switching terutama tercermin dalam tabung sakelar daya, dioda penyearah, transformator frekuensi tinggi, dll. Gangguan lingkungan eksternal pada catu daya switching terutama berasal dari jitter jaringan listrik, petir pemogokan, dan radiasi eksternal.
(1) Tabung sakelar daya
Tabung sakelar daya bekerja dalam keadaan pergantian siklus cepat On-Off, dan dv/dt dan di/dt berubah dengan cepat. Oleh karena itu, tabung sakelar daya bukan hanya sumber interferensi utama kopling medan listrik, tetapi juga sumber interferensi utama kopling medan magnet.
(2) Trafo frekuensi tinggi
Sumber EMI dari trafo frekuensi tinggi terkonsentrasi pada transformasi siklus cepat di/dt yang sesuai dengan induktansi kebocoran, sehingga trafo frekuensi tinggi merupakan sumber interferensi penting dari penggandengan medan magnet.
(3) Dioda penyearah
Sumber EMI dari dioda penyearah terutama tercermin dalam karakteristik pemulihan terbalik. Titik terputus dari pemulihan arus balik akan menghasilkan dv/dt tinggi dalam induktansi (induktansi timbal, induktansi sesat, dll.), menghasilkan interferensi elektromagnetik yang kuat.
(4) PCB
Tepatnya, PCB adalah saluran penghubung untuk sumber gangguan yang disebutkan di atas, dan kualitas PCB secara langsung sesuai dengan penekanan sumber EMI yang disebutkan di atas.
2. Klasifikasi saluran transmisi EMI untuk catu daya switching
(1) Saluran transmisi untuk gangguan yang dilakukan
(1) Kopling kapasitif
(2) Kopling induktif
(3) Kopling resistif
A. Kopling konduksi resistif dihasilkan oleh resistansi internal catu daya publik
B. Kopling konduksi resistif dihasilkan oleh impedansi ground umum
C. Kopling konduksi resistif dihasilkan oleh impedansi saluran umum
(2) Saluran transmisi gangguan radiasi
(1) Dalam catu daya switching, komponen dan kabel yang dapat menjadi sumber gangguan radiasi dapat dianggap sebagai antena, sehingga teori dipol listrik dan dipol magnetik dapat digunakan untuk analisis; dioda, kapasitor, dan tabung sakelar daya dapat diasumsikan sebagai dipol listrik, kumparan induktansi dapat diasumsikan sebagai dipol magnet;
(2) Bila tidak ada pelindung, saluran transmisi gelombang elektromagnetik yang dihasilkan oleh dipol listrik dan dipol magnet adalah udara (yang dapat diasumsikan sebagai ruang bebas);
(3) Ketika ada badan pelindung, pertimbangkan celah dan lubang pada badan pelindung, dan analisis serta proses sesuai dengan model matematika bidang kebocoran.
3. Sembilan langkah utama untuk menekan EMI dari catu daya switching
Dalam catu daya switching, perubahan tegangan dan arus yang tiba-tiba, yaitu dv/dt dan di/dt yang tinggi, adalah penyebab utama EMI. Langkah-langkah teknis desain EMC untuk mewujudkan catu daya switching terutama didasarkan pada dua poin berikut:
(1) Minimalkan sumber gangguan yang dihasilkan oleh catu daya itu sendiri, gunakan metode untuk menekan gangguan atau buat komponen dan sirkuit dengan sedikit gangguan, dan buat tata letak yang masuk akal;
(2) Menekan EMI catu daya dan meningkatkan EMS catu daya melalui pentanahan, penyaringan, pelindung, dan teknologi lainnya.
Secara terpisah, sembilan tindakan utama adalah:
(1) Kurangi dv/dt dan di/dt (kurangi nilai puncaknya, perlambat kemiringannya)
(2) Penerapan varistor yang wajar untuk mengurangi tegangan lonjakan
(3) Redaman jaringan menekan overshoot
(4) Dioda dengan karakteristik pemulihan lunak digunakan untuk mengurangi EMI frekuensi tinggi
(5) Koreksi faktor daya aktif, dan teknik koreksi harmonik lainnya
(6) Gunakan filter saluran listrik yang dirancang secara wajar
(7) Perawatan pentanahan yang wajar
(8) Langkah-langkah perlindungan yang efektif
(9) Desain PCB yang masuk akal
4. Kontrol induktansi kebocoran trafo frekuensi tinggi
Induktansi kebocoran dari trafo frekuensi tinggi adalah salah satu alasan penting untuk mematikan tegangan puncak tabung sakelar daya. Oleh karena itu, pengendalian kebocoran induktansi menjadi masalah utama untuk mengatasi EMI yang disebabkan oleh trafo frekuensi tinggi.
Ada dua titik masuk untuk mengurangi kebocoran induktansi trafo frekuensi tinggi: desain listrik dan desain proses!
(1) Pilih inti magnet yang sesuai untuk mengurangi induktansi kebocoran. Induktansi kebocoran sebanding dengan kuadrat jumlah lilitan pada sisi primer, mengurangi jumlah lilitan akan secara signifikan mengurangi induktansi bocor.
(2) Kurangi lapisan isolasi antara belitan. Sekarang ada lapisan isolasi yang disebut "lapisan emas" dengan ketebalan 20-100um dan tegangan tembus pulsa beberapa ribu volt.
(3) Tingkatkan kopling antara belitan dan kurangi induktansi kebocoran.
5. Melindungi transformator frekuensi tinggi
Untuk mencegah medan magnet kebocoran transformator frekuensi tinggi mengganggu sirkuit di sekitarnya, pita pelindung dapat digunakan untuk melindungi kebocoran medan magnet transformator frekuensi tinggi. Pita pelindung umumnya terbuat dari foil tembaga, dililitkan di bagian luar trafo, dan diarde. Pita pelindung adalah cincin hubung singkat relatif terhadap bidang kebocoran, sehingga menekan kebocoran bidang kebocoran dalam rentang yang lebih besar.
Untuk transformator frekuensi tinggi, perpindahan relatif akan terjadi antara inti magnet dan antara belitan, yang akan menyebabkan kebisingan (melolong, getaran) dalam pengoperasian transformator frekuensi tinggi. Untuk mencegah kebisingan ini, trafo perlu dikeraskan:
(1) Gunakan resin epoksi untuk mengikat tiga permukaan kontak inti magnetik (seperti inti magnetik EE, EI) untuk menekan generasi perpindahan relatif;
(2) Gunakan lem "manik-manik kaca" (manik-manik kaca) untuk mengikat inti magnet, efeknya lebih baik.
