Comment supprimer les EMI dans les alimentations à découpage
Comprenez la technologie de suppression des interférences électromagnétiques de ces alimentations à découpage pour obtenir deux fois le résultat avec moitié moins d'effort.
La compatibilité électromagnétique (CEM) fait référence à la capacité des équipements ou systèmes électroniques à fonctionner normalement dans leur environnement électromagnétique sans causer de perturbations électromagnétiques intolérables à quoi que ce soit dans l'environnement. Elle comprend deux aspects : les interférences électromagnétiques (EMI) et la sensibilité électromagnétique (EMS). EMI fait référence aux interférences émises par les produits électriques. EMS fait référence à la capacité des produits électriques à résister aux interférences électromagnétiques. Un appareil présentant une bonne compatibilité électromagnétique ne doit ni être affecté par le bruit électromagnétique environnant ni provoquer d'interférences électromagnétiques avec l'environnement. Les trois éléments des interférences électromagnétiques sont les sources d'interférences, les canaux de couplage et les corps sensibles. La suppression des interférences générées par les alimentations à découpage est d'une grande importance pour garantir le fonctionnement normal et stable des systèmes électroniques. La technologie de suppression des interférences électromagnétiques comprend principalement l'affaiblissement de l'énergie des interférences, l'isolation et l'affaiblissement du chemin de couplage du bruit et l'amélioration de la résistance de l'équipement aux perturbations électromagnétiques. Cet article analyse les causes des interférences électromagnétiques dans les alimentations à découpage et présente la technologie de suppression des interférences électromagnétiques et les méthodes de conception des alimentations à découpage.
La génération d'interférences électromagnétiques dans l'alimentation à découpage
L'alimentation à découpage redresse généralement le courant alternatif à fréquence industrielle en courant continu, puis le convertit en haute fréquence via le contrôle du tube de commutation, puis le produit via le circuit de rectification et de filtrage pour obtenir une tension continue stable. La rectification et le filtrage de la fréquence industrielle utilisent des condensateurs de grande capacité pour charger et décharger, les tubes de commutation sont allumés et éteints à hautes fréquences, et la récupération inverse des diodes de redressement de sortie produit un di/dt et du/dt extrêmement élevés, formant un fort courant de surtension. Et la tension de crête, qui est la cause la plus fondamentale des interférences électromagnétiques dans les alimentations à découpage. De plus, la forme d'onde de commande du tube de commutation et la forme d'onde drain-source du MOSFET sont toutes des ondes périodiques proches de la forme d'onde rectangulaire. Par conséquent, sa fréquence est au niveau du MHz et ces signaux haute fréquence provoquent des interférences avec les signaux de base de l'alimentation à découpage, en particulier les signaux du circuit de commande, et se propagent à travers les lignes électriques, les fils de terre, l'air, etc. , peut provoquer des interférences avec les équipements électroniques et les systèmes de communication environnants, affectant leur fonctionnement normal. Voici les causes des interférences.
Interférence harmonique du circuit redresseur d'entrée
L'extrémité d'entrée de l'alimentation à découpage utilise généralement un circuit de redresseur en pont et de filtre à condensateur. Le pont redresseur ne peut être activé que lorsque la tension pulsée dépasse la tension sur le condensateur du filtre d'entrée, et que le courant est entré depuis l'alimentation secteur et charge le condensateur du filtre. Une fois que la tension sur le condensateur du filtre est supérieure à la tension instantanée du secteur, le redresseur est coupé. Par conséquent, le courant d’entrée dans le circuit est pulsé et présente de nombreux courants harmoniques à haut rendement. Cela est dû aux caractéristiques non linéaires du circuit redresseur et le courant du côté CA du pont redresseur est gravement déformé.
L'ordre harmonique du côté DC est n fois. Par conséquent, le courant harmonique haute fréquence du côté CC du circuit redresseur amène non seulement le circuit à générer de l'énergie et augmente la puissance réactive du circuit, mais les harmoniques haute fréquence provoqueront également des interférences de conduction et des interférences de rayonnement le long de la ligne de transmission. .
Interférences causées par les circuits de commutation
Le circuit de commutation joue un rôle clé dans l'alimentation à découpage et constitue également l'une des principales sources d'interférences. La charge du tube de commutation est la bobine primaire du transformateur haute fréquence, qui est une charge inductive. Au moment de la mise sous tension, la bobine primaire génère un courant d'appel important et une tension de pointe de surtension élevée apparaît aux deux extrémités de la bobine primaire ; au moment de la mise hors tension, une partie de l'énergie ne s'écoule pas de la bobine primaire en raison du flux de fuite de la bobine primaire. Transmise à la bobine secondaire, cette partie de l'énergie stockée dans l'inducteur formera une oscillation atténuée avec un pic avec la capacité et la résistance dans le circuit collecteur, qui se superposera à la tension de coupure pour former une tension de coupure. pointe. Si l’amplitude du pic est suffisamment élevée, il est très probable que le tube interrupteur soit en panne.
Mesures de répressionInterférence électromagnétique
Il existe deux formes d'interférences électromagnétiques dans les alimentations à découpage : les interférences en mode commun et les interférences en mode différentiel. Selon les sources d'interférences électromagnétiques analysées précédemment, combinées à leurs chemins de couplage, les interférences peuvent être supprimées sous plusieurs aspects tels que les filtres EMI, les circuits d'absorption, la mise à la terre et le blindage, et les interférences électromagnétiques peuvent être atténuées dans la limite autorisée.Afin de supprimer efficacement les problèmes EMI dans les alimentations à découpage, certaines méthodes de suppression courantes peuvent être adoptées :
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Conception du filtre : ajoutez des filtres appropriés (filtre à condensateur, filtre à inductance, filtre LC, etc.) aux extrémités d'entrée et de sortie de l'alimentation à découpage.
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Conception du fil de terre : une connexion correcte du fil de terre améliore la capacité anti-interférence du système
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Conception du blindage : utilisez des matériaux de blindage pour envelopper les pièces clés
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Utiliser des matériaux magnétiques : utilisez des matériaux magnétiques (ferrite, ferrite nickel-zinc, etc.) autour du transformateur et de l'inductance de l'alimentation à découpage.
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Analyse et optimisation du spectre : grâce à l'analyse du spectre, nous pouvons comprendre les principales fréquences et composants harmoniques générés dans l'alimentation à découpage, optimiser la conception du circuit de manière ciblée et réduire le niveau EMI dans des bandes de fréquences spécifiques.
Entrée CAfiltre EMI
Le filtrage est une méthode de suppression des interférences conduites. La connexion d'un filtre à l'extrémité d'entrée de l'alimentation peut empêcher le bruit du réseau électrique de nuire à l'alimentation elle-même. Il peut également supprimer les interférences générées par l’alimentation à découpage et renvoyées au réseau électrique. En tant qu'unité importante pour supprimer les interférences conduites sur les lignes électriques, les filtres de puissance jouent un rôle extrêmement important dans la conception de la compatibilité électromagnétique des équipements ou des systèmes. L'extrémité d'arrivée de l'alimentation utilise généralement un circuit de filtre EMI, comme illustré dans la figure 1. Ce circuit peut supprimer efficacement le harcèlement en mode différentiel basse fréquence et le harcèlement en mode commun haute fréquence à l'extrémité d'entrée de l'alimentation CA. Dans le circuit, les condensateurs de mode différentiel Cx1, Cx2 (également appelés . Les condensateurs de mode commun Cy1 et Cy2 (également appelés condensateurs Y) avec la connexion intermédiaire connectée à la terre sont utilisés pour court-circuiter le courant de bruit de mode commun, et la plage de valeurs est généralement C1 = C2 # 2 200 pF. Les inductances de suppression L1 et L2 sont généralement de 100 ~ 130H. La self de mode commun L est composée de deux bobines identiques enroulées sur un noyau magnétique dans le même sens. doit généralement être de 15 à 25 mH. Lorsque le courant de charge circule à travers la self de mode commun, les lignes de force magnétiques générées par les bobines connectées en série sur la ligne sous tension et les lignes de force magnétiques générées par les bobines connectées en série. sur la ligne neutre sont dans des directions opposées et s'annulent dans le noyau magnétique. Par conséquent, le noyau ne saturera pas même avec des courants de charge importants. Quant au courant interférentiel de mode commun, les champs magnétiques générés par les deux bobines. sont dans la même direction et présenteront une grande inductance, atténuant ainsi le signal d'interférence de mode commun.
La taille des alimentations à découpage devient de plus en plus petite et la densité de puissance de plus en plus grande. Les problèmes EMI/EMC sont devenus un facteur clé dans la stabilité des alimentations à découpage et attirent de plus en plus d’attention. Il existe de nombreuses stratégies de contrôle de compatibilité électromagnétique et solutions technologiques de contrôle pour les alimentations à découpage, telles que la suppression des canaux de transmission d'interférences, la séparation de l'espace, la séparation du temps, la gestion des fréquences, l'isolation galvanique, etc. Dans la conception des alimentations à découpage, uniquement en L'application globale de diverses technologies de suppression des interférences électromagnétiques peut améliorer efficacement la compatibilité électromagnétique des alimentations à découpage et répondre véritablement aux besoins de diverses occasions.
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