So unterdrücken Sie EMI in Schaltnetzteilen
Machen Sie sich mit der Technologie zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen dieser Schaltnetzteile vertraut, um mit halbem Aufwand das Doppelte zu erzielen.
Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) bezieht sich auf die Fähigkeit elektronischer Geräte oder Systeme, in ihrer elektromagnetischen Umgebung normal zu funktionieren, ohne unzulässige elektromagnetische Störungen in der Umgebung zu verursachen. Es umfasst zwei Aspekte: elektromagnetische Interferenz (EMI) und elektromagnetische Empfindlichkeit (EMS). Unter EMI versteht man die von elektrischen Produkten ausgehenden Störungen. Unter EMS versteht man die Fähigkeit elektrischer Produkte, elektromagnetischen Störungen zu widerstehen. Ein Gerät mit guter elektromagnetischer Verträglichkeit sollte weder durch elektromagnetische Störungen in der Umgebung beeinträchtigt werden noch elektromagnetische Störungen in der Umgebung verursachen. Die drei Elemente elektromagnetischer Störungen sind Störquellen, Koppelkanäle und empfindliche Körper. Die Unterdrückung der durch Schaltnetzteile erzeugten Störungen ist von großer Bedeutung, um den normalen und stabilen Betrieb elektronischer Systeme sicherzustellen. Die Unterdrückungstechnologie elektromagnetischer Störungen umfasst hauptsächlich die Schwächung der Störenergie, die Isolierung und Schwächung des Rauschkopplungspfads und die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Geräts gegenüber elektromagnetischen Störungen. Dieser Artikel analysiert die Ursachen elektromagnetischer Störungen in Schaltnetzteilen und stellt die Technologie zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen und Entwurfsmethoden für Schaltnetzteile vor.
Die Entstehung elektromagnetischer Störungen in Schaltnetzteilen
Das Schaltnetzteil richtet normalerweise den Wechselstrom mit der Netzfrequenz in Gleichstrom um, wandelt ihn dann durch die Steuerung der Schaltröhre in Hochfrequenz um und gibt ihn dann über die Gleichrichtungs- und Filterschaltung aus, um eine stabile Gleichspannung zu erhalten. Bei der Gleichrichtung und Filterung der Netzfrequenz werden Kondensatoren mit großer Kapazität zum Laden und Entladen verwendet, Schaltröhren werden bei hohen Frequenzen ein- und ausgeschaltet, und die Sperrverzögerung der Ausgangsgleichrichterdioden erzeugt extrem hohe di/dt- und du/dt-Werte, wodurch ein starker Stoßstrom entsteht. Und Spitzenspannung, die die grundlegendste Ursache für elektromagnetische Störungen in Schaltnetzteilen ist. Darüber hinaus sind die Antriebswellenform der Schaltröhre und die Drain-Source-Wellenform des MOSFET allesamt periodische Wellen, die der rechteckigen Wellenform nahe kommen. Daher liegt seine Frequenz im MHz-Bereich und diese Hochfrequenzsignale stören die Grundsignale des Schaltnetzteils, insbesondere die Signale des Steuerkreises, und breiten sich über Stromleitungen, Erdungskabel, Luft usw. aus. , kann Störungen der umliegenden elektronischen Geräte und Kommunikationssysteme verursachen und deren normalen Betrieb beeinträchtigen. Hier sind die Ursachen für Störungen.
Harmonische Interferenz des Eingangsgleichrichterkreises
Am Eingangsende des Schaltnetzteils wird normalerweise eine Brückengleichrichter- und Kondensatorfilterschaltung verwendet. Die Gleichrichterbrücke kann nur eingeschaltet werden, wenn die pulsierende Spannung die Spannung am Eingangsfilterkondensator überschreitet und der Strom von der Netzstromversorgung eingespeist wird und den Filterkondensator lädt. Sobald die Spannung am Filterkondensator höher ist als die Momentanspannung des Netzes, wird der Gleichrichter abgeschaltet. Daher ist der Stromeingang in den Schaltkreis gepulst und weist reichlich Oberschwingungsströme mit hohem Wirkungsgrad auf. Dies ist auf die nichtlinearen Eigenschaften der Gleichrichterschaltung zurückzuführen und der Strom auf der Wechselstromseite der Gleichrichterbrücke ist stark verzerrt.
Die harmonische Ordnung auf der Gleichstromseite beträgt das n-fache. Daher führt der hochfrequente Oberschwingungsstrom auf der Gleichstromseite des Gleichrichterkreises nicht nur dazu, dass der Schaltkreis Strom erzeugt und die Blindleistung des Schaltkreises erhöht, sondern auch hochfrequente Oberschwingungen verursachen Leitungsstörungen und Strahlungsstörungen entlang der Übertragungsleitung .
Störungen durch Schaltkreise
Der Schaltkreis spielt eine Schlüsselrolle im Schaltnetzteil und ist zugleich eine der Hauptstörquellen. Die Schaltröhrenlast ist die Primärspule des Hochfrequenztransformators, bei der es sich um eine induktive Last handelt. Im Moment des Einschaltens erzeugt die Primärspule einen großen Einschaltstrom und an beiden Enden der Primärspule tritt eine hohe Spitzenspannung auf; Im Moment des Ausschaltens fließt aufgrund des Streuflusses der Primärspule ein Teil der Energie nicht aus der Primärspule. Dieser Teil der im Induktor gespeicherten Energie wird auf die Sekundärspule übertragen und bildet mit der Kapazität und dem Widerstand im Kollektorkreis eine gedämpfte Schwingung mit einer Spitze, die der Abschaltspannung überlagert wird, um eine Abschaltspannung zu bilden Spitze. Wenn die Amplitude der Spitze groß genug ist, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Schaltröhre kaputt geht.
Maßnahmen zur UnterdrückungElektromagnetische Interferenz
Es gibt zwei Formen elektromagnetischer Störungen in Schaltnetzteilen: Gleichtaktstörungen und Gegentaktstörungen. Gemäß den zuvor analysierten elektromagnetischen Störquellen können in Kombination mit ihren Kopplungspfaden Störungen aus mehreren Aspekten wie EMI-Filter, Absorptionskreisen, Erdung und Abschirmung unterdrückt und die elektromagnetischen Störungen auf einen zulässigen Grenzwert abgeschwächt werden.Um EMI-Probleme in Schaltnetzteilen wirksam zu unterdrücken, können einige gängige Unterdrückungsmethoden angewendet werden:
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Filterdesign: Fügen Sie geeignete Filter (Kondensatorfilter, Induktorfilter, LC-Filter usw.) an den Eingangs- und Ausgangsenden des Schaltnetzteils hinzu.
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Erdungskabeldesign: Der korrekte Erdungskabelanschluss verbessert die Entstörungsfähigkeit des Systems
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Abschirmungsdesign: Verwenden Sie Abschirmmaterialien, um wichtige Teile zu umhüllen
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Verwenden Sie magnetische Materialien: Verwenden Sie magnetische Materialien (Ferrit, Nickel-Zink-Ferrit usw.) um den Transformator und die Induktivität des Schaltnetzteils.
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Spektrumanalyse und -optimierung: Durch die Spektrumanalyse können wir die im Schaltnetzteil erzeugten Hauptfrequenzen und harmonischen Komponenten verstehen, das Schaltungsdesign gezielt optimieren und den EMI-Pegel in bestimmten Frequenzbändern reduzieren.
AC-EingangEMI-Filter
Filterung ist eine Methode zur Unterdrückung leitungsgebundener Störungen. Durch den Anschluss eines Filters am Eingangsende des Netzteils kann verhindert werden, dass Störungen aus dem Stromnetz das Netzteil selbst schädigen. Es kann auch die vom Schaltnetzteil erzeugten und in das Stromnetz zurückgespeisten Störungen unterdrücken. Als wichtige Einheit zur Unterdrückung leitungsgebundener Störungen auf Stromleitungen spielen Netzfilter eine äußerst wichtige Rolle bei der elektromagnetischen Verträglichkeit von Geräten oder Systemen. Am Stromeingangsende wird normalerweise eine EMI-Filterschaltung verwendet, wie in Abbildung 1 dargestellt. Diese Schaltung kann Störungen im niederfrequenten Differenzmodus und im Hochfrequenz-Gleichtaktmodus am Eingangsende der Wechselstromversorgung wirksam unterdrücken. In der Schaltung dienen die Gegentaktkondensatoren Cx1, Cx2 (auch genannt). Die Gleichtaktkondensatoren Cy1 und Cy2 (auch Y-Kondensatoren genannt) mit geerdetem Zwischenanschluss dienen zum Kurzschließen des Gleichtaktrauschstroms und Der Wertebereich beträgt normalerweise C1=C2 # 2 200 pF. Die Unterdrückungsinduktivitäten L1 und L2 sind normalerweise 100–130 H. Die Gleichtaktdrossel L besteht aus zwei identischen Spulen, die in der gleichen Richtung auf einen Magnetkern gewickelt sind. beträgt normalerweise 15 bis 25 mH. Wenn der Laststrom durch die Gleichtaktdrossel fließt, werden die magnetischen Kraftlinien, die von den in Reihe geschalteten Spulen auf der stromführenden Leitung erzeugt werden, und die magnetischen Kraftlinien, die von den in Reihe geschalteten Spulen erzeugt werden auf der neutralen Leitung sind in entgegengesetzter Richtung und heben sich im Magnetkern gegenseitig auf. Daher kommt es auch bei großen Lastströmen nicht zur Sättigung der von den beiden Spulen erzeugten Gleichtakt-Störströme liegen in der gleichen Richtung und weisen eine große Induktivität auf, wodurch das Gleichtakt-Störsignal gedämpft wird.
Die Größe von Schaltnetzteilen wird immer kleiner und die Leistungsdichte immer größer. EMI/EMV-Probleme sind zu einem Schlüsselfaktor für die Stabilität von Schaltnetzteilen geworden und erregen immer mehr Aufmerksamkeit. Es gibt viele Steuerungsstrategien und steuerungstechnische Lösungen für die elektromagnetische Verträglichkeit für Schaltnetzteile, wie z. B. Unterdrückung von Störübertragungskanälen, räumliche Trennung, zeitliche Trennung, Frequenzmanagement, elektrische Trennung usw. Bei der Gestaltung von Schaltnetzteilen nur von Durch den umfassenden Einsatz verschiedener Technologien zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen kann die elektromagnetische Verträglichkeit von Schaltnetzteilen effektiv verbessert werden und den Anforderungen verschiedener Gelegenheiten wirklich gerecht werden.
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