Anahtarlamalı Güç Kaynaklarının EMI Testinde Sık Karşılaşılan Sorunlar

Şu anda, elektronik ürünlerin elektromanyetik uyumluluğu sorunu giderek daha fazla dikkat çekmiştir. Dünyada özellikle gelişmiş ülkeler tam bir elektromanyetik uyumluluk sistemi oluşturmuşlardır. Aynı zamanda ülkemiz de bir Elektromanyetik uyumluluk sistem. Bu nedenle, gerçekleştirilmesi EMI testi ürünlerin uluslararası pazara giriş pasaportudur. LISUN EMI Test Sistemi EMI-9KB tam karşılar CISPR15:2018, CISPR16-1, GB17743FCC, EN55015 ve EN55022.

Anahtarlama güç kaynağı için, anahtarlama tüpü ve doğrultucu tüp yüksek akım ve yüksek voltaj koşullarında çalıştığından, dış dünyaya güçlü elektromanyetik parazit üretecektir, bu nedenle anahtarlama güç kaynağının iletim emisyonu ve elektromanyetik radyasyon emisyonu daha fazladır. diğer ürünlere göre zor. Elektromanyetik uyumluluğu elde etmek için, ancak güç kaynaklarının değiştirilmesiyle üretilen elektromanyetik parazit ilkesini net bir şekilde anlıyorsak, elektromanyetik uyumluluğu elde etmek için iletilen emisyon seviyesini ve yayılan emisyon seviyesini uygun bir seviyeye düşürmek için uygun karşı önlemleri bulmak zor değildir. tasarım.

Anahtarlamalı Güç Kaynağında Elektromanyetik Girişimin Üretim Mekanizması ve Yayılma Yolu
Güç anahtarlama cihazlarının yüksek anahtarlama eylemi, aşağıdakilerin ana nedenidir. elektromanyetik girişim (EMI) anahtarlama güç kaynakları. Anahtarlama frekansının artması, bir yandan güç kaynağının boyutunu ve ağırlığını azaltır ve daha ciddi sorunlara yol açar. EMI öte yandan sorunlar. Elektromanyetik girişim anahtarlama güç kaynakları iki türe ayrılır: yürütülen girişim ve yayılan girişim. Genelde yürütülen girişim daha iyi analiz edilir ve elektromanyetik girişimdeki çeşitli bileşenlerin özelliklerini incelemek için devre teorisi ve matematiksel bilgi birleştirilebilir; ancak yayılan girişim için, devredeki farklı girişim kaynaklarının kapsamlı etkisi nedeniyle, elektromanyetik alan teorisini de içerir, analiz edilmesi daha zordur. Bu iki girişimin mekanizması aşağıda kısaca tanıtılacaktır. İletilen parazit, ortak mod (Ortak Mod-CM) paraziti ve diferansiyel mod (Diferansiyel Mod-DM) paraziti olarak ikiye ayrılabilir. Anahtarlamalı güç kaynağındaki parazitik parametrelerin varlığı ve anahtarlama cihazlarının yüksek frekanslı açılıp kapanması nedeniyle, anahtarlamalı güç kaynağı girişinde büyük ortak mod paraziti ve diferansiyel mod paraziti üretir (örn. AC ızgara tarafı).

Ortak Mod (CM) Girişimi
Dönüştürücü yüksek frekansta çalıştığında, yüksek dv/dt nedeniyle, transformatör bobinleri arasındaki ve anahtar tüpü ile ısı alıcı arasındaki parazitik kapasitans uyarılır ve ortak mod girişimine neden olur.
Ortak mod girişimi ilkesine göre, pratik uygulamalarda genellikle aşağıdaki bastırma yöntemleri kullanılır:
1. Parazitik ve kuplaj kapasitanslarını en aza indirmek için devre bileşenlerinin yerleşimini optimize edin.
2. Anahtarın açılma ve kapanma süresini geciktirin. Ancak bu, yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynağı eğilimi ile tutarsızdır.
3. dv/dt değişim hızını yavaşlatmak için bir bastırma devresi uygulayın.

Diferansiyel Mod (DM) Girişimi
Anahtarlamalı dönüştürücüdeki akım, yüksek frekansta anahtarlanır, bu da giriş ve çıkış filtre kapasitörlerinde yüksek bir di/dt ile sonuçlanır, yani, filtre kapasitörünün eşdeğer endüktansı veya empedansı üzerinde girişim voltajı indüklenir. Bu sırada, diferansiyel mod paraziti meydana gelecektir. Bu nedenle, yüksek kaliteli filtre kapasitörlerinin seçimi (eşdeğer endüktans veya empedans çok düşüktür) diferansiyel mod girişimini azaltabilir.

Yayılan parazitin üretilmesi ve yayılması
radyasyon paraziti yakın alan girişimi (ölçüm noktası ile alan kaynağı arasındaki mesafe <λ/6 (λ, girişim elektromanyetik dalganın dalga boyudur)) ve uzak alan girişimi (ölçüm noktası ile alan kaynağı arasındaki mesafe>λ/6) olarak ayrılabilir. ). Maxwell'in elektromanyetik alan teorisine göre, bir iletkendeki değişen bir akım, etrafındaki boşlukta değişen bir manyetik alan üretir ve bu da, her ikisi de Maxwell denklemlerine uyan, değişen bir elektrik alanı üretir. Bu değişen akımın büyüklüğü ve frekansı, üretilen elektromanyetik alanın büyüklüğünü ve aralığını belirler. Radyasyon araştırmalarında, anten elektromanyetik radyasyonun kaynağıdır. Anahtarlamalı güç kaynağı devresinde, ana devredeki bileşenler ve bağlantılar, elektrik dipol ve manyetik dipol teorisi uygulanarak analiz edilebilen anten olarak düşünülebilir. Analizde diyotlar, anahtarlama tüpleri, kapasitörler vb. elektrik dipolleri olarak kabul edilebilir; endüktif bobinler manyetik dipoller olarak kabul edilebilir ve daha sonra ilgili elektromanyetik alan teorisi ile kapsamlı analizler yapılabilir.

Anahtarlamalı güç kaynağı çalışırken, dahili voltajı ve akım dalga biçimleri çok kısa sürede yükselir ve düşer. Bu nedenle, anahtarlamalı güç kaynağının kendisi bir gürültü kaynağıdır. Anahtarlamalı güç kaynağı tarafından üretilen girişim iki türe ayrılabilir: gürültü girişim kaynağının türüne göre tepe girişim ve harmonik girişim; kuplaj yoluna göre bölünürse, iki türe ayrılabilir: iletim paraziti ve radyasyon paraziti. Güç kaynağı tarafından üretilen parazitin elektronik sisteme ve elektrik şebekesine zarar vermesini önlemenin temel yolu, gürültü kaynağını zayıflatmak veya güç kaynağı gürültüsü ile elektronik sistem ve elektrik şebekesi arasındaki bağlantı yolunu kesmektir. .

Gürültü girişiminin kaynağına göre ayrı ayrı açıklayın
1. Diyotun ters iyileşme süresinin neden olduğu parazit
AC giriş voltajı, güç diyotu doğrultucu köprüsü tarafından sinüzoidal bir titreşimli voltaja dönüştürülür ve daha sonra kapasitör tarafından düzleştirildikten sonra DC olur, ancak kapasitör akımının dalga biçimi bir sinüs dalgası değil, bir darbe dalgasıdır. Akımın daha yüksek harmonikler içerdiği akım dalga biçiminden görülebilir. Büyük miktarda akım harmonik bileşeni güç şebekesine akar ve güç şebekesinde harmonik kirliliğe neden olur. Ayrıca akım bir darbe dalgası olduğundan, güç kaynağının giriş güç faktörü azalır. Yüksek frekanslı doğrultucu devresindeki doğrultucu diyot ileri iletken olduğunda, büyük bir ileri akım akar. PN ekleminde daha fazla taşıyıcı birikmesi nedeniyle ters öngerilim voltajı ile kapatıldığında, akım taşıyan Taşıyıcı kaybolmadan önce bir süre, akım ters yönde akacak ve keskin bir sonuç verecektir. taşıyıcı kaybolmasının ters toparlanma akımında azalma ve büyük bir akım değişikliği (di/dt).

2. Anahtar tüpü çalıştığında oluşan harmonik parazit
Güç anahtarı tüpü açıldığında, büyük bir darbe akımı akar. Örneğin, ileri tip, itme-çekme tipi ve köprü tipi dönüştürücünün giriş akımı dalga biçimi, bol miktarda yüksek dereceli harmonik bileşenler içeren dirençli yük olduğunda yaklaşık olarak dikdörtgen dalgadır. Sıfır akım, sıfır voltajlı anahtarlama kullanıldığında, bu harmonik girişim minimum olacaktır. Ayrıca, güç anahtarı tüpünün kapalı olduğu süre boyunca yüksek frekanslı transformatör sargısının kaçak endüktansının neden olduğu ani akım değişimi de tepe girişim üretecektir.

3. AC giriş devresinin neden olduğu parazit
Güç frekans transformatörü olmayan anahtarlamalı güç kaynağının giriş ucundaki doğrultucu tüp, ters kurtarma periyodu sırasında yüksek frekanslı sönümlü salınımlara neden olacak ve parazite neden olacaktır. Anahtarlamalı güç kaynağı tarafından üretilen tepe girişim ve harmonik girişim enerjisi, anahtarlamalı güç kaynağının giriş ve çıkış hatları aracılığıyla oluşturulan girişime iletim girişimi denir; ve giriş ve çıkış hatları boyunca yayıldığında, harmonik ve parazitik salınım enerjisi uzayda olacaktır. Elektrik ve manyetik alanlar oluşturun. tarafından oluşturulan bu girişim Elektromanyetik radyasyon radyasyonlu girişim denir.

4. Diğer nedenler
Bileşenlerin parazit parametreleri ve anahtarlamalı güç kaynağının şematik tasarımı mükemmel değil. Baskılı devre kartı (PCB) kablolaması genellikle büyük bir rastgeleliğe sahip olan manuel olarak düzenlenir. PCB'nin yakın alan girişimi büyüktür ve kurulum ve mantıksız yerleştirme ve yönlendirme, EMI girişim. Bu, PCB dağıtım parametrelerinin çıkarılmasının ve yakın alan girişiminin tahmin edilmesinin zorluğunu artırır.

Flyback mimarisi gürültüsünün spektrumdaki tepkisi
• 0.15MHz'de üretilen salınım, anahtarlama frekansının 3. harmoniğinin neden olduğu girişimdir;
• 0.2MHz'de üretilen salınım, anahtarlama frekansının 4. harmoniğinin ve Mosfet salınım 2'nin (190.5KHz) temel dalgasının üst üste binmesinin neden olduğu girişimdir; yani bu kısım daha güçlü;
• 0.25MHz'de üretilen salınım, anahtarlama frekansının 5. harmoniğinin neden olduğu parazittir;
• 0.35MHz'de üretilen salınım, anahtarlama frekansının 7. harmoniğinin neden olduğu girişimdir;
• 0.39MHz'de üretilen salınım, anahtarlama frekansının 8. harmoniğinin ve Mosfet salınım 2'nin (190.5KHz) temel dalgasının üst üste binmesinin neden olduğu girişimdir;
• 1.31MHz'de üretilen salınım, Diyot salınımı 1'in (1.31MHz) temel dalgasının neden olduğu parazittir;
• 3.3MHz'de üretilen salınım, Mosfet salınım 1'in (3.3MHz) temel dalgasının neden olduğu parazittir;

Anahtarlama güç kaynağı EMI'nin özellikleri
Anahtarlama durumunda çalışan bir enerji dönüştürme cihazı olarak, anahtarlamalı güç kaynağının voltaj ve akım değişim oranları çok yüksektir ve girişim yoğunluğu nispeten büyüktür; parazit kaynakları, esas olarak güç anahtarlama periyodu ve buna bağlı radyatör ve yüksek seviyeli trafo sırasında yoğunlaşır. Devre girişim kaynağının konumu nispeten açıktır; anahtarlama frekansı yüksek değildir (onlarca kilohertz ve birkaç megahertz'den) ve ana girişim biçimleri iletilir girişim ve yakın alan girişimi; ve baskılı devre kartı (PCB) izleri genellikle manuel olarak bağlanır. PCB dağıtım parametrelerini ve yakın alan girişimini çıkarmanın zorluğunu artıran daha fazla rastgeleliğe sahiptir.

Anahtarlamalı Güç Kaynakları Tasarlarken EMI Önleme Önlemleri
• Drenaj, toplayıcı, anahtar tüplerinin birincil ve ikincil sargı düğümleri vb. gibi gürültü devresi düğümleri için PCB bakır folyo alanını en aza indirin;
• Giriş ve çıkış terminallerini, transformatör tel sargıları, transformatör çekirdekleri, anahtar borularının ısı alıcıları vb. gibi gürültü bileşenlerinden uzak tutun;
• Gürültülü bileşenleri (ekransız transformatör tel sargıları, ekransız transformatör çekirdekleri ve anahtarları, vb.) muhafazanın, normal çalışma sırasında dış topraklama kablosuna yakın olması muhtemel olan kenarlarından uzak tutun;
• Transformatör elektrik alanı ile korunmuyorsa, blendajı ve ısı alıcıyı transformatörden uzak tutun;
• Aşağıdaki akım döngülerinin alanını en aza indirin: ikincil (çıkış) doğrultucular, birincil anahtarlamalı güç cihazları, kapı (temel) tahrik hatları, yardımcı doğrultucular;
• Kapı (temel) sürücü geri besleme döngüsünü birincil anahtar devresi veya yardımcı doğrultucu devresi ile karıştırmayın;
• Sönümleme direnci değerini, anahtarın ölü zamanı sırasında zil sesi üretmeyecek şekilde ayarlayın ve optimize edin;
• EMI filtre indüktör doygunluğunu önleyin;
• İkincil devrenin dönüş düğümlerini ve bileşenlerini, birincil devrenin korumasından veya anahtarın ısı emicisinden uzak tutun;
• Birincil devre salınım düğümlerini ve bileşen gövdelerini ekranlardan veya ısı alıcılardan uzak tutun;
• Yüksek frekans girişi için EMI filtresini giriş kablosuna veya konektör ucuna yakın yerleştirin;
• Yüksek frekans çıkışının EMI filtresini çıkış kablosu terminallerine yakın tutun;
• EMI filtresinin karşı tarafındaki PCB'nin bakır folyosu ile bileşen gövdesi arasında belirli bir mesafe bırakın; yardımcı bobinin doğrultucu hattına bazı dirençler koyun; sönümleme dirençlerini manyetik çubuk bobine paralel olarak bağlayın; çıkış RF filtresinin her iki ucunu paralel Sönümleme direncine bağlayın;
• PCB tasarımında, transformatörün birincil statik ucuna ve yardımcı sargıya bağlanan 1nF/500V seramik kapasitör veya bir dizi direnç yerleştirilmesine izin verilir;
• EMI filtresini, özellikle sargının sonunda, güç transformatöründen uzak tutun;
• PCB alanı yeterliyse, ekranlama sargıları için pinler ve RC damperleri yerleştirme konumu PCB üzerinde bırakılabilir ve RC damperleri ekranlama sargılarının her iki ucuna bağlanabilir;
• Boşluk izin veriyorsa, anahtarlama gücünün FET tahliyesi ve kapısı arasına küçük bir radyal kurşun kondansatör (Miller, 10 pikofarad/1kV) yerleştirin;
• Alan izin veriyorsa DC çıkışına küçük bir RC damperi koyun;
• AC soketini birincil anahtarın ısı emicisine karşı koymayın.

Radyasyonda EMI karşı önlemleri
30-300MHz frekans bandında aşırı geniş bant gürültüsü
1. Güç hattına bir ayırıcı manyetik halka (açılabilir ve kapatılabilir) ekleyerek doğrulayın. İyileşme varsa güç hattı ile ilgili demektir. Aşağıdaki düzeltme yöntemleri kullanılır: Cihazda entegre filtre varsa, filtrenin topraklamasının doğru olup olmadığını kontrol edin. İyi, topraklama kablosunun mümkün olduğu kadar kısa olup olmadığı;

2. Metal gövdeli filtrenin topraklanması tercihen doğrudan gövde ile toprak arasındaki geniş bağlantı alanı aracılığıyladır. Filtrenin giriş ve çıkış hatlarının birbirine yakın olup olmadığını kontrol ediniz. X/Y kondansatörünün kapasitansını, diferansiyel mod endüktansını ve ortak mod şok bobininin endüktansını uygun şekilde ayarlayın; Y kondansatörünü ayarlarken güvenlik konularına dikkat edin; parametreleri değiştirmek belirli bir bölümün radyasyonunu iyileştirebilir, ancak başka frekans değişikliklerine yol açacaktır. Zavallı, bu yüzden en iyi kombinasyonu bulmaya çalışmanız gerekiyor. Tetik elektrotundaki direnç değerini uygun şekilde arttırmanın iyi bir yoludur; anahtarlama transistörünün toplayıcısına (veya MOS transistörünün tahliyesine) küçük bir kondansatör veya Ortak Mod Anahtarlama Gürültüsünü topraklamak için ikincil çıkış doğrultucu bağlanarak da etkili bir şekilde azaltılabilir.

3. Anahtarlamalı güç kaynağı kartı, diferansiyel mod radyasyonunu büyük ölçüde azaltabilen PCB kablolaması sırasında her döngünün dönüş alanını kontrol etmelidir. Güç ayırma için PCB güç izlerine 104/103 kapasitör ekleyin; çok katmanlı kartı kablolarken, güç düzlemi ve yer düzleminin birbirine yakın olması gerekir; Karşılaştırma ve doğrulama için güç hattına daha sonra tek karta eklenebilecek bir manyetik halka yerleştirin. Bunu sağlamak için ortak mod indüktörleri kullanılır veya kablo üzerine bir manyetik halka enjekte edilir. AC giriş hattının L hattının uzunluğu mümkün olduğunca kısa olmalıdır; koruyucu ekipmanın içinde, deliklerin yakınında bir parazit kaynağı olup olmadığı; yapısal parçaların bindirme derzlerine yalıtım boyası püskürtülüp püskürtülmediğine göre, karşılaştırmalı bir test için yalıtım boyasını silmek için zımpara bezi kullanın. Topraklama vidasına izolasyon boyası püskürtüldüğünü ve topraklamanın iyi olup olmadığını kontrol edin.

Lisun Instruments Limited tarafından bulundu LISUN GROUP 2003 içinde. LISUN kalite sistemi kesinlikle ISO9001:2015 tarafından onaylanmıştır. CIE Üyeliği olarak, LISUN ürünler CIE, IEC ve diğer uluslararası veya ulusal standartlara göre tasarlanmıştır. Tüm ürünler CE sertifikasını geçti ve üçüncü taraf laboratuvarı tarafından doğrulandı.

Ana ürünlerimiz Gonyofotometre, Küre Entegrasyonu, spektroradyometre, Dalgalanma Jeneratörü, ESD Simülatör Silahları, EMI Alıcısı, EMC Test Cihazları, Elektriksel Güvenlik Test Cihazı, Çevre Odası, sıcaklık Odası, İklim Odası, Termal Oda, Tuz Püskürtme Testi, Toz Test Odası, Su geçirmez testi, RoHS Testi (EDXRF), Kızaran Tel Testi ve İğne Alev Testi.

Herhangi bir desteğe ihtiyacınız varsa lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
Teknik Bölüm: Service@Lisungroup.com, Hücre / WhatsApp: +8615317907381
Satış Deposu: Sales@Lisungroup.com, Hücre / WhatsApp: +8618117273997

Etiketler:EMI-9KA , EMI-9KB