Как подавить электромагнитные помехи в импульсных источниках питания
Изучите технологию подавления электромагнитных помех, используемую в этих импульсных источниках питания, чтобы получить вдвое больший результат, прилагая вдвое меньше усилий.
Электромагнитная совместимость (ЭМС) означает способность электронного оборудования или систем нормально работать в электромагнитной среде, не вызывая недопустимых электромагнитных помех чему-либо в окружающей среде. Он включает в себя два аспекта: электромагнитные помехи (EMI) и электромагнитную чувствительность (EMS). EMI относится к помехам, излучаемым электротехническими изделиями. EMS означает способность электротехнических изделий противостоять электромагнитным помехам. Устройство с хорошей электромагнитной совместимостью не должно подвергаться влиянию окружающих электромагнитных помех и не должно вызывать электромагнитных помех в окружающей среде. Тремя элементами электромагнитных помех являются источники помех, каналы связи и чувствительные тела. Подавление помех, создаваемых импульсными источниками питания, имеет большое значение для обеспечения нормальной и стабильной работы электронных систем. Технология подавления электромагнитных помех в основном включает в себя ослабление энергии помех, изоляцию и ослабление пути шумовой связи и повышение устойчивости оборудования к электромагнитным помехам. В данной статье анализируются причины возникновения электромагнитных помех в импульсных источниках питания, а также знакомятся с технологией подавления электромагнитных помех и методами проектирования импульсных источников питания.
Генерация электромагнитных помех в импульсном источнике питания
Импульсный источник питания обычно выпрямляет переменный ток промышленной частоты в постоянный ток, а затем преобразует его в высокочастотный посредством управления переключающей трубкой, а затем выводит его через схему выпрямления и фильтрации для получения стабильного постоянного напряжения. Для выпрямления и фильтрации промышленной частоты используются конденсаторы большой емкости для зарядки и разрядки, коммутационные лампы включаются и выключаются на высоких частотах, а обратное восстановление выходных выпрямительных диодов дает чрезвычайно высокие значения di/dt и du/dt, образуя сильный импульсный ток. И пиковое напряжение, которое является основной причиной электромагнитных помех в импульсных источниках питания. Кроме того, форма возбуждающего сигнала переключающей трубки и форма сигнала сток-исток МОП-транзистора представляют собой периодические волны, близкие к прямоугольной форме. Поэтому его частота находится на уровне МГц, и эти высокочастотные сигналы вызывают помехи основным сигналам импульсного источника питания, особенно сигналам схемы управления, и распространяющимся по линиям электропередачи, заземляющим проводам, воздуху и т. д. , может создавать помехи окружающему электронному оборудованию и системам связи, влияя на их нормальную работу. Вот причины помех.
Гармонические помехи входной выпрямительной цепи
На входе импульсного источника питания обычно используется схема мостового выпрямителя и конденсаторного фильтра. Включение выпрямительного моста возможно только тогда, когда пульсирующее напряжение превышает напряжение на входном конденсаторе фильтра, а ток поступает от сети питания и заряжает конденсатор фильтра. Как только напряжение на конденсаторе фильтра становится выше мгновенного напряжения сети электропитания, выпрямитель отключается. Следовательно, входной ток в схему является импульсным и имеет большое количество высокоэффективных гармонических токов. Это связано с нелинейными характеристиками схемы выпрямителя, и ток на стороне переменного тока выпрямительного моста сильно искажается.
Порядок гармоник на стороне постоянного тока равен n раз. Следовательно, высокочастотный гармонический ток на стороне постоянного тока схемы выпрямителя не только заставляет схему генерировать мощность и увеличивает реактивную мощность цепи, но также высокочастотные гармоники вызывают помехи проводимости и радиационные помехи вдоль линии передачи. .
Помехи, вызванные коммутационными цепями
Схема переключения играет ключевую роль в импульсном блоке питания, а также является одним из основных источников помех. Нагрузкой коммутационной трубки является первичная катушка высокочастотного трансформатора, представляющая собой индуктивную нагрузку. В момент включения первичная обмотка генерирует большой пусковой ток, и на обоих концах первичной обмотки появляется высокое пиковое напряжение; в момент выключения часть энергии не утекает из первичной обмотки из-за потока рассеяния первичной обмотки. Передаваясь во вторичную обмотку, эта часть энергии, запасенной в индукторе, образует затухающие колебания с пиком с емкостью и сопротивлением в цепи коллектора, которые будут накладываться на напряжение выключения, образуя напряжение выключения. шип. Если амплитуда всплеска достаточно велика, весьма вероятно, что трубка переключателя выйдет из строя.
Меры по подавлениюЭлектромагнитные помехи
В импульсных источниках питания существует две формы электромагнитных помех: синфазные помехи и дифференциальные помехи. В соответствии с источниками электромагнитных помех, проанализированными ранее, в сочетании с путями их связи, помехи могут быть подавлены с помощью нескольких аспектов, таких как фильтры электромагнитных помех, схемы поглощения, заземление и экранирование, а электромагнитные помехи могут быть ослаблены до допустимых пределов.Чтобы эффективно подавлять проблемы с электромагнитными помехами в импульсных источниках питания, можно использовать некоторые распространенные методы подавления:
-
Конструкция фильтра: добавьте подходящие фильтры (емкостный фильтр, индукторный фильтр, LC-фильтр и т. д.) на входной и выходной конец импульсного источника питания.
-
Конструкция заземляющего провода: правильное подключение заземляющего провода повышает помехоустойчивость системы.
-
Конструкция экранирования: используйте защитные материалы для упаковки ключевых частей.
-
Используйте магнитные материалы: Используйте магнитные материалы (феррит, никель-цинковый феррит и т. д.) вокруг трансформатора и индуктора импульсного источника питания.
-
Спектральный анализ и оптимизация. Благодаря спектральному анализу мы можем понять основные частоты и гармонические составляющие, генерируемые в импульсном источнике питания, целенаправленно оптимизировать конструкцию схемы и снизить уровень электромагнитных помех в определенных диапазонах частот.
вход переменного токаЭМИ-фильтр
Фильтрация – это метод подавления кондуктивных помех. Подключение фильтра ко входу источника питания может подавить шумы электросети и не нанести вред самому источнику питания. Он также может подавлять помехи, создаваемые импульсным источником питания и возвращаемые в электросеть. Как важный элемент подавления кондуктивных помех в линиях электропередачи, силовые фильтры играют чрезвычайно важную роль в обеспечении электромагнитной совместимости оборудования или систем. На входной стороне питания обычно используется схема фильтра электромагнитных помех, как показано на рисунке 1. Эта схема может эффективно подавлять низкочастотные помехи дифференциального режима и высокочастотные помехи синфазного режима на входном конце источника питания переменного тока. В схеме дифференциальные конденсаторы Cx1, Cx2 (также называемые . Синфазные конденсаторы Cy1 и Cy2 (также называемые конденсаторами Y) с промежуточным соединением, соединенным с землей, используются для короткого замыкания синфазного шумового тока, а диапазон значений обычно составляет C1=C2 # 2 200 пФ. Индуктивность подавления L1 и L2 обычно составляет 100–130 Гн. Синфазный дроссель L состоит из двух одинаковых катушек, намотанных на магнитный сердечник в одном направлении. обычно требуется 15–25 мГн. Когда ток нагрузки протекает через синфазный дроссель, магнитные силовые линии, генерируемые последовательно соединенными катушками на линии под напряжением, и магнитные силовые линии, генерируемые последовательно соединенными катушками. на нейтральной линии направлены в противоположных направлениях и нейтрализуют друг друга в магнитном сердечнике. Поэтому сердечник не насыщается даже при больших токах нагрузки. Что касается тока синфазных помех, магнитные поля, создаваемые двумя катушками. расположены в одном направлении и имеют большую индуктивность, что приводит к ослаблению сигнала синфазных помех.
Размер импульсных источников питания становится все меньше и меньше, а плотность мощности становится все больше и больше. Проблемы EMI/EMC стали ключевым фактором стабильности импульсных источников питания и привлекают все больше и больше внимания. Существует множество стратегий контроля электромагнитной совместимости и технологических решений управления импульсными источниками питания, таких как подавление каналов передачи помех, разделение пространства, разделение времени, управление частотой, электрическая изоляция и т. д. При проектировании импульсных источников питания только Комплексное применение различных технологий подавления электромагнитных помех позволяет эффективно улучшить электромагнитную совместимость импульсных источников питания и действительно удовлетворить потребности различных случаев.
РЕШЕНИЯ DOREXS EMI
DOREXS предлагает фильтры электромагнитных помех для различных применений: однофазные или трехфазные фильтры электромагнитных помех/ЭМС с разъемом IEC, входной фильтр питания и фильтры для монтажа на шасси. DOREXS также предлагает качественные фильтры электромагнитных помех медицинского класса.
Узнайте больше о решениях для подключения DOREXS,СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ СЕЙЧАС.
EMI Filter Design
Решение проблемы ЭМС зарядного устройства переменного тока для электромобилей
Related blog
