Fuente de alimentación conmutada Experiencia en diseño EMI
1. Fuente EMI de fuente de alimentación conmutada
Las fuentes de interferencia EMI de la fuente de alimentación conmutada se reflejan principalmente en el tubo del interruptor de alimentación, el diodo rectificador, el transformador de alta frecuencia, etc. La interferencia del entorno externo en la fuente de alimentación conmutada proviene principalmente de la fluctuación de la red eléctrica, rayos huelgas y radiaciones externas.
(1) Tubo del interruptor de alimentación
El tubo del interruptor de alimentación funciona en el estado de cambio de ciclo rápido de encendido y apagado, y el dv/dt y di/dt están cambiando rápidamente. Por lo tanto, el tubo del interruptor de alimentación no solo es la principal fuente de interferencia del acoplamiento del campo eléctrico, sino también la principal fuente de interferencia del acoplamiento del campo magnético.
(2) transformador de alta frecuencia
La fuente de EMI del transformador de alta frecuencia se concentra en la transformación de ciclo rápido di/dt correspondiente a la inductancia de fuga, por lo que el transformador de alta frecuencia es una importante fuente de interferencia del acoplamiento del campo magnético.
(3) diodo rectificador
La fuente de EMI del diodo rectificador se refleja principalmente en las características de recuperación inversa. El punto discontinuo de la corriente de recuperación inversa generará un alto dv/dt en la inductancia (inductancia de plomo, inductancia parásita, etc.), lo que resultará en una fuerte interferencia electromagnética.
(4) circuito impreso
Para ser precisos, la PCB es el canal de acoplamiento para las fuentes de interferencia mencionadas anteriormente, y la calidad de la PCB corresponde directamente a la supresión de las fuentes de EMI mencionadas anteriormente.
2. Clasificación del canal de transmisión EMI de la fuente de alimentación conmutada
(1) Canal de transmisión para interferencia conducida
(1) Acoplamiento capacitivo
(2) acoplamiento inductivo
(3) Acoplamiento resistivo
a. Acoplamiento resistivo de conducción generado por la resistencia interna del suministro público de energía
b. Acoplamiento de conducción resistivo generado por impedancia de tierra común
C. Acoplamiento de conducción resistivo generado por impedancia de línea común
(2) Canal de transmisión de interferencia de radiación
(1) En la fuente de alimentación conmutada, los componentes y cables que pueden constituir la fuente de interferencia de radiación pueden asumirse como antenas, de modo que la teoría del dipolo eléctrico y del dipolo magnético pueda usarse para el análisis; Los diodos, condensadores y tubos de interruptores de potencia pueden asumirse como dipolos eléctricos, las bobinas de inductancia pueden asumirse como dipolos magnéticos;
(2) Cuando no hay blindaje, el canal de transmisión de ondas electromagnéticas generadas por dipolos eléctricos y dipolos magnéticos es el aire (que se puede suponer que es el espacio libre);
(3) Cuando hay un cuerpo de protección, considere los espacios y orificios del cuerpo de protección y analice y procese de acuerdo con el modelo matemático del campo de fuga.
3. Nueve medidas principales para la supresión de EMI de la fuente de alimentación conmutada
En una fuente de alimentación conmutada, los cambios repentinos de voltaje y corriente, es decir, dv/dt y di/dt elevados, son las principales causas de EMI. Las medidas técnicas de diseño de EMC para realizar la fuente de alimentación conmutada se basan principalmente en los dos puntos siguientes:
(1) Minimice la fuente de interferencia generada por la propia fuente de alimentación, use el método de supresión de interferencia o genere componentes y circuitos con menos interferencia, y haga un diseño razonable;
(2) Suprimir la EMI de la fuente de alimentación y mejorar la EMS de la fuente de alimentación a través de puesta a tierra, filtrado, blindaje y otras tecnologías.
Hablando por separado, las nueve medidas principales son:
(1) Reducir dv/dt y di/dt (reducir su valor máximo, disminuir su pendiente)
(2) Aplicación razonable de varistores para reducir la sobretensión
(3) La red de amortiguación suprime el sobreimpulso
(4) Se utilizan diodos con características de recuperación suave para reducir la EMI de alta frecuencia.
(5) Corrección del factor de potencia activa y otras técnicas de corrección de armónicos
(6) Use un filtro de línea de energía razonablemente diseñado
(7) Tratamiento de puesta a tierra razonable
(8) Medidas de blindaje efectivas
(9) Diseño de PCB razonable
4. Control de la inductancia de fuga del transformador de alta frecuencia
La inductancia de fuga del transformador de alta frecuencia es una de las razones importantes del voltaje máximo de apagado del tubo del interruptor de alimentación. Por lo tanto, controlar la inductancia de fuga se convierte en el principal problema para resolver la EMI causada por el transformador de alta frecuencia.
Hay dos puntos de entrada para reducir la inductancia de fuga de los transformadores de alta frecuencia: ¡diseño eléctrico y diseño de procesos!
(1) Elija un núcleo magnético adecuado para reducir la inductancia de fuga. La inductancia de fuga es proporcional al cuadrado del número de vueltas en el lado primario, reducir el número de vueltas reducirá significativamente la inductancia de fuga.
(2) Reducir la capa de aislamiento entre los devanados. Ahora hay una capa aislante llamada "película de oro" con un espesor de 20-100um y un voltaje de ruptura de pulso de varios miles de voltios.
(3) Aumente el acoplamiento entre los devanados y reduzca la inductancia de fuga.
5. Blindaje de transformadores de alta frecuencia
Para evitar que el campo magnético de fuga del transformador de alta frecuencia interfiera con los circuitos circundantes, se puede usar una cinta protectora para proteger la fuga del campo magnético del transformador de alta frecuencia. La cinta de blindaje generalmente está hecha de lámina de cobre, enrollada alrededor del transformador y conectada a tierra. La cinta de blindaje es un anillo de cortocircuito en relación con el campo de fuga, lo que suprime la fuga del campo de fuga en un rango más amplio.
Para transformadores de alta frecuencia, se producirá un desplazamiento relativo entre los núcleos magnéticos y entre los devanados, lo que provocará ruido (aullidos, vibraciones) en el funcionamiento del transformador de alta frecuencia. Para evitar este ruido, el transformador debe endurecerse:
(1) Use resina epoxi para unir las tres superficies de contacto del núcleo magnético (como el núcleo magnético EE, EI) para suprimir la generación de desplazamiento relativo;
(2) Use pegamento de "cuentas de vidrio" (Cuentas de vidrio) para unir el núcleo magnético, el efecto es mejor.
