Análisis de la tecnología de control EMI de la fuente de alimentación conmutada.
En este artículo, se analiza en detalle el mecanismo de EMI en la fuente de alimentación conmutada y se proponen una serie de estrategias de supresión de EMI, mejorando así de manera efectiva la compatibilidad electromagnética de la fuente de alimentación conmutada.
La fuente de alimentación conmutada es un tipo de producto electrónico de potencia que utiliza dispositivos semiconductores de potencia e integra tecnología de conversión de energía, tecnología electromagnética electrónica y tecnología de control automático. Debido a sus ventajas de bajo consumo de energía, alta eficiencia, pequeño volumen, peso ligero, trabajo estable, seguridad y confiabilidad y amplio rango de estabilización de voltaje, se usa ampliamente en los campos de computadoras, comunicaciones, instrumentos electrónicos, control automático industrial, defensa nacional y electrodomésticos. Sin embargo, la fuente de alimentación conmutada tiene una respuesta transitoria deficiente y es propensa a interferencias electromagnéticas (EMD), y la señal EMI ocupa un amplio rango de frecuencia y tiene una cierta amplitud. Estas señales EMI contaminan el entorno electromagnético a través de conducción y radiación, y causan interferencias en equipos de comunicación e instrumentos electrónicos, lo que limita en cierta medida el uso de fuentes de alimentación conmutadas.
1 fuente de alimentación conmutada provoca interferencias electromagnéticas
La interferencia electromagnética (EMI) es un tipo de daño al rendimiento del sistema o subsistema electrónico causado por una perturbación electromagnética inesperada. Consta de tres elementos básicos: fuente de interferencia, es decir, equipo que genera energía de interferencia electromagnética; Canal de acoplamiento, es decir, el canal o medio para transmitir interferencias electromagnéticas; Equipos sensibles, es decir, dispositivos, equipos, subsistemas o sistemas dañados por interferencias electromagnéticas. En base a esto, las medidas básicas para controlar las interferencias electromagnéticas son: suprimir las fuentes de interferencias, cortar el camino del desastre, reducir la respuesta de los equipos sensibles a las interferencias o aumentar el nivel de sensibilidad electromagnética.
De acuerdo con el principio de funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada, se sabe que la fuente de alimentación conmutada primero rectifica la corriente alterna de frecuencia industrial en corriente continua, luego la invierte en corriente alterna de alta frecuencia y finalmente la emite mediante rectificación y filtrado para obtener un voltaje de corriente continua estable. . En el circuito, el triodo y el diodo de potencia funcionan principalmente en el estado de conmutación y funcionan en el orden de microsegundos; Cuando el triodo y el diodo se encienden y apagan, la corriente cambia mucho durante el tiempo de subida y bajada, lo que es fácil de generar energía de radiofrecuencia y formar fuentes de interferencia. Al mismo tiempo, la inductancia de fuga del transformador y el pico causado por la corriente de recuperación inversa del diodo de salida también formarán posibles interferencias electromagnéticas.
La fuente de alimentación conmutada generalmente funciona a alta frecuencia y la frecuencia es superior a 02 kHz, por lo que no se puede ignorar su capacitancia distribuida. Por un lado, la lámina aislante entre el disipador de calor y el colector del tubo del interruptor tiene un área de contacto grande y una lámina aislante delgada, por lo que la capacitancia distribuida entre ellos no se puede ignorar a alta frecuencia, y la corriente de alta frecuencia fluye hacia el disipador de calor a través de la capacitancia distribuida y luego a la tierra del chasis, lo que resulta en interferencia de modo común; Por otro lado, hay una capacitancia distribuida entre las etapas primarias del transformador de pulso, que puede fusionar directamente el voltaje del devanado primario al devanado secundario y producir interferencias de modo común en las dos líneas eléctricas con salida de CC del secundario. devanado.
Por lo tanto, las fuentes de interferencia en la fuente de alimentación conmutada se concentran principalmente en componentes como tubos de conmutación, diodos y transformadores de alta frecuencia, así como en circuitos de entrada de CA y salida de rectificación.
2 Medidas para suprimir las interferencias electromagnéticas de la fuente de alimentación conmutada.
Por lo general, el control EMI de la fuente de alimentación conmutada adopta principalmente tecnología de filtrado, tecnología de blindaje, tecnología de sellado y tecnología de conexión a tierra. La interferencia EMI se puede dividir en interferencia de conducción e interferencia de radiación según la ruta de transmisión. La fuente de alimentación conmutada conduce principalmente interferencias y su rango de frecuencia es el más amplio, alrededor de 10 kHz-30MHz. Las contramedidas para suprimir la interferencia conducida se resuelven básicamente en tres bandas de frecuencia: 10 kHz-150kHz, 150 kHz-10MHz y superiores. La interferencia normal se encuentra principalmente en el rango de 10 kHz a 150 kHz, lo que generalmente se resuelve mediante un filtro LC general. La interferencia de modo común se encuentra principalmente en el rango de 150 kHz-10 MHz, que generalmente se resuelve mediante un filtro de rechazo de modo común. Las contramedidas para la banda de frecuencia superior a 10 MHz son mejorar la forma del filtro y tomar medidas de blindaje electromagnético.
2.1 usando filtro EMI de entrada de CA.
Por lo general, existen dos formas de transmitir corriente parásita a través de un conductor: modo común y modo diferencial. La interferencia de modo común es la interferencia entre el fluido portador y la tierra: la interferencia tiene la misma magnitud y dirección, y existe entre cualquier tierra relativa de la fuente de alimentación o entre la línea neutra y la tierra. Es producido principalmente por du/dt, y di/dt también produce cierta interferencia de modo común. La interferencia de modo diferencial es la interferencia entre fluidos portadores: la interferencia es igual en magnitud y opuesta en dirección, y existe entre la línea de fase y la línea neutra de la fuente de alimentación y la línea de fase y la línea de fase. Cuando la corriente de interferencia se transmite a través del conductor, puede aparecer tanto en modo común como en modo diferencial. Sin embargo, la corriente de interferencia de modo común sólo puede interferir con señales útiles después de convertirse en corriente de interferencia de modo diferencial.
Existen los dos tipos de interferencias anteriores en la línea de transmisión de energía de CA, generalmente interferencia de modo diferencial de baja frecuencia e interferencia de modo común de alta frecuencia. En general, la amplitud de la interferencia en modo diferencial es pequeña, la frecuencia es baja y la interferencia causada es pequeña; La interferencia de modo común tiene gran amplitud y alta frecuencia, y también puede producir radiación a través de los cables, lo que provoca una gran interferencia. Si se utiliza un filtro EMI apropiado en el extremo de entrada de la fuente de alimentación de CA, se pueden suprimir eficazmente las interferencias electromagnéticas. El principio básico del filtro EMI de la línea de alimentación se muestra en la Figura 1, en la que los condensadores de modo diferencial C1 y C2 se utilizan para cortocircuitar la corriente de interferencia del modo diferencial, mientras que los condensadores de conexión a tierra de la línea intermedia C3 y C4 se utilizan para cortocircuitar la corriente de interferencia del modo diferencial. circuito la corriente de interferencia de modo común. La bobina de choque de modo común se compone de dos bobinas con el mismo espesor y enrolladas en un núcleo magnético en la misma dirección. Si el acoplamiento magnético entre las dos bobinas es muy cercano, la inductancia de fuga será muy pequeña, lo cual es pobre en el rango de frecuencia de la línea eléctrica.
La reactancia del modo será muy pequeña; Cuando la corriente de carga fluye a través del choque de modo común, las líneas de campo magnético generadas por las bobinas conectadas en serie en la línea de fase son opuestas a las generadas por las bobinas conectadas en serie en la línea neutra, y se cancelan entre sí en la núcleo magnético. Por lo tanto, incluso en el caso de una gran corriente de carga, el núcleo magnético no se saturará. Para la corriente de interferencia de modo común, los campos magnéticos generados por las dos bobinas están en la misma dirección, lo que presentará una gran inductancia, desempeñando así un papel en la atenuación de la señal de interferencia de modo común. En este caso, la bobina de choque de modo común debe estar hecha de material magnético de ferrita con alta permeabilidad y buenas características de frecuencia.
