Introducción al esquema de diseño de optimización de EMC para cambiar la fuente de alimentación PCB
La ruta de interferencia del ruido del convertidor del modo de interruptor proporciona condiciones de acoplamiento para la fuente de interferencia y el equipo interferido, y el estudio de la interferencia del modo común y la interferencia del modo diferencial es particularmente importante. Se analizaron principalmente los modelos de alta frecuencia de los componentes principales en el circuito y los modelos de circuito del modo común y el ruido del modo diferencial, proporcionando asistencia útil para el diseño de optimización EMC de la PCB de alimentación del interruptor.
El impacto de la interferencia del modo común y la interferencia del modo diferencial en los circuitos en los suministros de alimentación en modo de conmutación es diferente. Por lo general, el ruido del modo diferencial de baja frecuencia domina, mientras que domina el ruido del modo común de alta frecuencia. Además, el efecto de radiación de la corriente del modo común suele ser mucho mayor que el de la corriente del modo diferencial. Por lo tanto, es necesario distinguir entre la interferencia del modo diferencial y la interferencia del modo común en las fuentes de alimentación.
Para distinguir entre la interferencia del modo diferencial y la interferencia del modo común, primero debemos estudiar el modo de acoplamiento básico de la fuente de alimentación de conmutación. En base a esto, podemos establecer rutas de circuito para la corriente de ruido de modo diferencial y la corriente de ruido del modo común. El acoplamiento de conducción de la fuente de alimentación del modo de interruptor incluye principalmente:
Acoplamiento conductivo basado en circuitos, acoplamiento capacitivo, acoplamiento inductivo y una mezcla de estos métodos de acoplamiento.
1. Modelos de ruta de ruido de modo común y modo diferencial
In switch mode power supplies, common mode noise and differential mode noise paths are formed due to the coupling capacitance CW between the primary and secondary windings of the high-frequency transformer, the stray capacitance CK between the power transistor and the heat sink, the parasitic parameters of the power transistor itself, and the parasitic parameters such as mutual inductance, self inductance, mutual capacitance, self capacitancia e impedancia formada por el acoplamiento mutuo entre los conductores impresos, lo que resulta en modo común y el modo diferencial realizado interferencia. Sobre la base de analizar los modelos de resistencia, inductancia y capacitancia de los dispositivos de conmutación de potencia, transformadores y conductores impresos, se puede obtener el modelo de ruta de corriente de ruido del convertidor.
Modelo de alta frecuencia de los componentes principales de los dos circuitos
La inductancia y capacitancia parasitaria dentro del tubo del interruptor de alimentación afectan el rendimiento de alta frecuencia del circuito. Estas capacitancias causan que la corriente de fuga de interferencia de alta frecuencia fluya al sustrato metálico, y hay una capacitancia parásita CK entre el tubo de alimentación y el disipador de calor. Por razones de seguridad, el disipador de calor generalmente está conectado a tierra, lo que proporciona una ruta de ruido de modo común.
Durante la operación de los convertidores PWM, el ruido del modo común también se genera 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 drenaje del interruptor Q1 siempre es U1, y el potencial de origen varía entre 0 y U1/2 con el cambio de estado del interruptor; El potencial de origen 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 de aislamiento o silicona aislante con buena conductividad térmica entre la parte inferior del tubo del interruptor y el radiador. Esto significa que hay un condensador de acoplamiento paralelo CK entre el punto A y el suelo. Cuando cambia el estado de los tubos de conmutación Q1 y el Q2, causando un cambio en el potencial en el punto A, se generará un ICK de corriente de ruido en CK, como se muestra en la Figura 2. Los flujos de corriente desde el radiador a la carcasa, y hay una impedancia de acoplamiento entre la carcasa, es decir, la línea de corriente, y la línea de alimentación principal, formando una ruta de ruido de modo común como se muestra en la línea de la figura 2. En la impedancia de acoplamiento z entre el suelo y la línea de alimentación principal, formando ruido de modo común.
