Esquema de diseño optimizado EMC para PCB de fuente de alimentación conmutada
La ruta de interferencia del ruido del convertidor de tipo interruptor proporciona condiciones de acoplamiento para la fuente de interferencia y el equipo interferido, y la investigación sobre su interferencia de modo común y su interferencia de modo diferencial es particularmente importante. Se analizaron principalmente los modelos de alta frecuencia de los componentes principales del circuito, así como los modelos de circuito de ruido de modo común y modo diferencial, brindando una asistencia beneficiosa para el diseño de optimización EMC de PCB de fuentes de alimentación conmutadas.
La interferencia de modo común y la interferencia de modo diferencial de las fuentes de alimentación conmutadas tienen diferentes efectos en el circuito. Generalmente, el ruido en modo diferencial domina en las frecuencias bajas y el ruido en modo común domina en las frecuencias altas. Además, el efecto de radiación de la corriente de modo común suele ser mucho mayor que el de la corriente de modo diferencial. Por lo tanto, es necesario distinguir entre interferencia en modo diferencial e interferencia en modo común en las fuentes de alimentación.
Para distinguir entre interferencia en modo diferencial e interferencia en modo común, primero debemos estudiar el modo de acoplamiento básico de la fuente de alimentación conmutada. En base a esto, podemos establecer rutas de circuito para la corriente de ruido en modo diferencial y la corriente de ruido en modo común. El acoplamiento de conducción de la fuente de alimentación conmutada incluye principalmente:
Acoplamiento conductivo basado en circuitos, acoplamiento capacitivo, acoplamiento inductivo y una combinación de estos métodos de acoplamiento.
1 Modelos de trayectoria de ruido en modo común y en modo diferencial
En las fuentes de alimentación conmutadas, las rutas de ruido en modo común y en modo diferencial se forman debido a la capacitancia de acoplamiento CW entre los devanados primario y secundario de los transformadores de alta frecuencia, la capacitancia parásita CK entre los tubos de potencia y los disipadores de calor, los parámetros parásitos de los tubos de potencia. ellos mismos, y la inductancia mutua, la autoinductancia, la capacitancia mutua, la autocapacitancia, la impedancia y otros parámetros parásitos formados por el acoplamiento mutuo entre cables impresos, lo que resulta en interferencias conducidas en modo común y en modo diferencial. Sobre la base del análisis de los modelos de parámetros parásitos de resistencia, inductancia y capacitancia de dispositivos de conmutación de potencia, transformadores y cables impresos, se puede obtener un modelo de ruta de corriente de ruido del convertidor.
Modelos de alta frecuencia de los componentes principales del circuito 2.
La inductancia y capacitancia parásitas internas del interruptor de encendido afectan el rendimiento de alta frecuencia del circuito. Estos condensadores hacen que la corriente de fuga de interferencia de alta frecuencia fluya hacia el sustrato metálico y hay un condensador perdido CK entre el interruptor de alimentación y el disipador de calor. Por razones de seguridad, el disipador de calor suele estar conectado a tierra, lo que proporciona una ruta de ruido de modo común.
Durante el funcionamiento de los convertidores PWM, también se genera ruido de modo común junto con el funcionamiento de los dispositivos de conmutación. Como se muestra en la Figura 1, para un convertidor de medio puente, el voltaje de fuga del interruptor Q1 es siempre U1, y el potencial de la fuente varía entre 0 y U1/2 con el cambio de estado del interruptor; El potencial de fuente de Q2 es siempre 0 y el potencial de drenaje varía entre 0 y U1/2. Para mantener un buen contacto entre el tubo del interruptor y el radiador, a menudo se agregan juntas aislantes o silicona con buena conductividad térmica entre la parte inferior del tubo del interruptor y el radiador. Esto da como resultado la presencia de un condensador de acoplamiento paralelo CK entre el punto A y tierra. Cuando el estado de los tubos del interruptor Q1 y Q2 cambia, provocando un cambio en el potencial del punto A, se generará una corriente de ruido Ik en CK, como se muestra en la Figura 2. La corriente fluye desde el disipador de calor hasta la carcasa, que tiene un impedancia de acoplamiento con la línea eléctrica principal, formando una ruta de ruido de modo común como se muestra en la línea discontinua en la Figura 2. Por lo tanto, la corriente de ruido de modo común genera una caída de voltaje en la impedancia de acoplamiento Z entre el suelo y la línea eléctrica principal, formando ruido de modo común.
