Karakteristik Switching Power Supply dan Mekanisme Pembangkitan Interferensi Elektromagnetik
Ada empat karakteristik dasar peralihan catu daya:
① Lokasinya relatif jelas. Terutama terkonsentrasi pada perangkat pengalih daya, dioda, dan heat sink yang terhubung serta transformator frekuensi tinggi;
② Perangkat konversi energi beroperasi dalam keadaan hidup/mati. Karena catu daya switching adalah perangkat konversi energi yang beroperasi dalam keadaan switching, tingkat perubahan tegangan dan arusnya tinggi, sehingga menghasilkan intensitas interferensi yang signifikan;
③ Pengkabelan papan sirkuit cetak daya (PCB) biasanya diatur secara manual. Pengaturan ini membuatnya sangat sewenang-wenang, sehingga meningkatkan kesulitan dalam mengekstraksi parameter distribusi PCB dan memprediksi serta mengevaluasi interferensi medan dekat;
④ Frekuensi peralihannya besar, berkisar dari puluhan ribu Hz hingga beberapa megahertz. Bentuk utama interferensi adalah interferensi konduksi dan interferensi jarak dekat.
Mekanisme pembangkitan interferensi elektromagnetik
Interferensi elektromagnetik yang dihasilkan oleh rangkaian switching
Sirkuit switching adalah inti dari catu daya switching, terutama terdiri dari tabung switching dan transformator frekuensi tinggi. Dv/dt yang dihasilkannya adalah pulsa dengan amplitudo besar, pita frekuensi lebar, dan harmonik yang kaya. Alasan utama gangguan pulsa ini ada dua: di satu sisi, beban tabung sakelar adalah kumparan primer transformator frekuensi tinggi, yang merupakan beban induktif. Pada saat tabung sakelar dihidupkan, kumparan primer menghasilkan arus lonjakan yang besar dan tegangan puncak lonjakan yang tinggi muncul di kedua ujung kumparan primer; Pada saat pemutusan tabung saklar, akibat kebocoran fluks kumparan primer, sebagian energi tidak disalurkan dari kumparan primer ke kumparan sekunder. Energi yang tersimpan dalam induktor akan membentuk osilasi yang membusuk dengan paku-paku seiring dengan kapasitansi dan hambatan pada rangkaian kolektor, yang akan ditumpangkan pada tegangan mati sehingga membentuk lonjakan tegangan mati. Gangguan tegangan catu daya jenis ini akan menghasilkan transien arus lonjakan magnetisasi yang sama seperti ketika kumparan primer dihubungkan, dan kebisingan ini akan ditransmisikan ke terminal input dan output, membentuk interferensi konduktif. Di sisi lain, loop arus switching frekuensi tinggi yang terdiri dari kumparan primer, tabung saklar, dan kapasitor filter dari transformator pulsa dapat menghasilkan radiasi spasial yang signifikan, sehingga membentuk interferensi radiasi.
Interferensi yang disebabkan oleh waktu pemulihan balik dioda pada rangkaian penyearah frekuensi tinggi disebabkan oleh arus maju yang besar yang mengalir melalui dioda penyearah selama konduksi maju. Ketika dimatikan karena tegangan bias balik, karena akumulasi lebih banyak pembawa di sambungan PN, arus akan mengalir ke arah yang berlawanan selama periode sebelum pembawa hilang, menyebabkan penurunan tajam pada arus pemulihan balik sebesar pembawanya menghilang dan menyebabkan perubahan arus yang signifikan (di/dt).
Tindakan penindasan interferensi elektromagnetik
Tiga unsur pembentuk interferensi elektromagnetik adalah sumber interferensi, jalur rambat, dan peralatan yang terganggu. Oleh karena itu, menekan interferensi elektromagnetik harus dilakukan dari ketiga aspek tersebut.
Tujuannya adalah untuk menekan sumber interferensi, menghilangkan kopling dan radiasi antara sumber interferensi dan peralatan yang terganggu, meningkatkan kemampuan anti-interferensi dari peralatan yang terganggu, dan dengan demikian meningkatkan kinerja kompatibilitas elektromagnetik dari catu daya switching.
Menggunakan filter untuk menekan interferensi elektromagnetik
Penyaringan adalah metode penting untuk menekan interferensi elektromagnetik, yang secara efektif dapat menekan interferensi elektromagnetik yang masuk ke peralatan di jaringan listrik dan juga menekan interferensi elektromagnetik yang masuk ke jaringan listrik di dalam peralatan. Memasang filter daya switching pada rangkaian input dan output catu daya switching tidak hanya dapat menyelesaikan masalah interferensi yang dilakukan, tetapi juga merupakan senjata penting untuk mengatasi interferensi radiasi. Teknologi penekan penyaringan dibagi menjadi dua metode: penyaringan pasif dan penyaringan aktif.
Teknologi penyaringan pasif
Rangkaian penyaringan pasif sederhana, hemat biaya, dan dapat diandalkan, menjadikannya cara yang efektif untuk menekan interferensi elektromagnetik. Filter pasif terdiri dari komponen induktansi, kapasitansi, dan resistansi, dan fungsi langsungnya adalah untuk mengatasi emisi konduktif.
Karena kapasitas besar kapasitor penyaringan di rangkaian catu daya asli, arus puncak pulsa dihasilkan di rangkaian penyearah, yang terdiri dari sejumlah besar arus harmonik tingkat tinggi dan menyebabkan gangguan pada jaringan listrik; Selain itu, konduksi atau pemutusan tabung sakelar pada rangkaian, serta kumparan primer transformator, akan menghasilkan arus yang berdenyut. Karena tingginya laju perubahan arus, arus induksi dengan frekuensi berbeda dihasilkan di sirkuit sekitarnya, termasuk sinyal interferensi diferensial dan mode umum. Sinyal interferensi ini dapat ditransmisikan ke saluran lain di jaringan listrik dan mengganggu perangkat elektronik lainnya melalui dua saluran listrik. Bagian penyaringan mode diferensial pada gambar dapat mengurangi sinyal interferensi mode diferensial di dalam catu daya switching, dan dapat sangat melemahkan sinyal interferensi elektromagnetik yang dihasilkan oleh peralatan itu sendiri selama pengoperasian dan mengirimkannya ke jaringan listrik. Berdasarkan hukum induksi elektromagnetik diperoleh E-Ldi/dt, dimana E adalah jatuh tegangan pada kedua ujung L, L adalah induktansi, dan di/dt adalah laju perubahan arus. Jelasnya, semakin kecil laju perubahan arus, semakin besar induktansi yang dibutuhkan.
