Kinh nghiệm thiết kế EMI cung cấp điện chuyển đổi
1. Nguồn EMI của nguồn điện chuyển đổi
Các nguồn gây nhiễu EMI của nguồn điện chuyển mạch chủ yếu được phản ánh trong ống công tắc nguồn, điốt chỉnh lưu, máy biến áp cao tần, v.v. Sự can thiệp của môi trường bên ngoài vào nguồn điện chuyển mạch chủ yếu đến từ sự chập chờn của lưới điện, sét đình công, và bức xạ bên ngoài.
(1) Ống công tắc nguồn
Ống công tắc nguồn hoạt động ở trạng thái chuyển đổi chu kỳ nhanh Bật-Tắt và dv/dt và di/dt đang thay đổi nhanh chóng. Do đó, ống công tắc nguồn không chỉ là nguồn nhiễu chính của khớp nối điện trường mà còn là nguồn nhiễu chính của khớp nối từ trường.
(2) Máy biến áp cao tần
Nguồn EMI của máy biến áp tần số cao tập trung trong quá trình biến đổi chu kỳ nhanh di/dt tương ứng với độ tự cảm rò rỉ, do đó, máy biến áp tần số cao là nguồn nhiễu quan trọng của khớp nối từ trường.
(3) Điốt chỉnh lưu
Nguồn EMI của diode chỉnh lưu chủ yếu được phản ánh trong các đặc tính phục hồi ngược. Điểm không liên tục của dòng điện phục hồi ngược sẽ tạo ra dv/dt cao trong điện cảm (độ tự cảm chì, độ tự cảm lệch, v.v.), dẫn đến nhiễu điện từ mạnh.
(4) PCB
Nói một cách chính xác, PCB là kênh ghép nối cho các nguồn nhiễu nói trên và chất lượng của PCB tương ứng trực tiếp với việc triệt tiêu các nguồn EMI nói trên.
2. Phân loại kênh truyền EMI của nguồn điện chuyển mạch
(1) Kênh truyền dẫn nhiễu dẫn
(1) Khớp nối điện dung
(2) Khớp nối cảm ứng
(3) Khớp nối điện trở
Một. Khớp nối dẫn điện trở được tạo ra bởi điện trở trong của nguồn điện công cộng
b. Khớp nối dẫn điện trở được tạo ra bởi trở kháng mặt đất chung
c. Khớp nối dẫn điện trở được tạo ra bởi trở kháng đường dây chung
(2) Kênh truyền nhiễu bức xạ
(1) Trong nguồn điện chuyển mạch, các thành phần và dây có thể tạo thành nguồn nhiễu bức xạ có thể được coi là ăng ten, do đó có thể sử dụng lý thuyết lưỡng cực điện và lưỡng cực từ để phân tích; điốt, tụ điện và ống công tắc nguồn có thể được coi là lưỡng cực điện, cuộn dây điện cảm có thể được coi là lưỡng cực từ;
(2) Khi không có tấm chắn, kênh truyền của sóng điện từ do các lưỡng cực điện và lưỡng cực từ tạo ra là không khí (có thể coi là không gian tự do);
(3) Khi có thân che chắn, hãy xem xét các khoảng trống và lỗ hổng của thân che chắn, đồng thời phân tích và xử lý theo mô hình toán học của trường rò rỉ.
3. Chín biện pháp chính để triệt tiêu EMI của nguồn điện chuyển mạch
Trong nguồn điện chuyển mạch, những thay đổi đột ngột về điện áp và dòng điện, cụ thể là dv/dt và di/dt cao, là nguyên nhân chính gây ra EMI. Các biện pháp kỹ thuật thiết kế EMC để thực hiện cung cấp năng lượng chuyển mạch chủ yếu dựa trên hai điểm sau:
(1) Giảm thiểu nguồn gây nhiễu do chính nguồn điện tạo ra, sử dụng phương pháp khử nhiễu hoặc tạo ra các thành phần và mạch ít gây nhiễu hơn, bố trí hợp lý;
(2) Loại bỏ EMI của nguồn điện và cải thiện EMS của nguồn điện thông qua nối đất, lọc, che chắn và các công nghệ khác.
Nói riêng, chín biện pháp chính là:
(1) Giảm dv/dt và di/dt (giảm giá trị cực đại, làm chậm độ dốc của nó)
(2) Ứng dụng hợp lý của biến trở để giảm điện áp đột biến
(3) Mạng giảm chấn ngăn chặn sự vọt lố
(4) Điốt có đặc tính phục hồi mềm được sử dụng để giảm EMI tần số cao
(5) Hiệu chỉnh hệ số công suất hoạt động và các kỹ thuật hiệu chỉnh sóng hài khác
(6) Sử dụng bộ lọc dòng điện được thiết kế hợp lý
(7) Xử lý nối đất hợp lý
(8) Biện pháp che chắn hiệu quả
(9) Thiết kế PCB hợp lý
4. Kiểm soát điện cảm rò của máy biến áp cao tần
Độ tự cảm rò rỉ của máy biến áp tần số cao là một trong những lý do quan trọng khiến điện áp cực đại của ống công tắc nguồn tắt. Do đó, kiểm soát độ tự cảm rò rỉ trở thành vấn đề chính để giải quyết EMI do máy biến áp tần số cao gây ra.
Có hai điểm đầu vào để giảm điện cảm rò rỉ của máy biến áp tần số cao: thiết kế điện và thiết kế quy trình!
(1) Chọn lõi từ phù hợp để giảm điện cảm rò rỉ. Điện cảm rò tỉ lệ với bình phương số vòng dây phía sơ cấp, giảm số vòng dây sẽ làm giảm đáng kể điện cảm rò.
(2) Giảm lớp cách điện giữa các cuộn dây. Bây giờ có một lớp cách điện được gọi là "màng vàng" với độ dày 20-100um và điện áp đánh thủng xung là vài nghìn vôn.
(3) Tăng khả năng ghép nối giữa các cuộn dây và giảm điện cảm rò rỉ.
5. Che chắn máy biến áp cao tần
Để ngăn từ trường rò rỉ của máy biến áp cao tần can thiệp vào các mạch xung quanh, có thể sử dụng băng che chắn để che chắn rò rỉ từ trường của biến áp cao tần. Băng che chắn thường được làm bằng lá đồng, quấn quanh bên ngoài máy biến áp và được nối đất. Băng che chắn là một vòng ngắn mạch so với trường rò rỉ, do đó triệt tiêu sự rò rỉ của trường rò rỉ trong phạm vi lớn hơn.
Đối với máy biến áp cao tần sẽ xảy ra sự dịch chuyển tương đối giữa các lõi từ và giữa các cuộn dây, điều này sẽ gây ra tiếng ồn (tiếng hú, rung) trong quá trình vận hành của máy biến áp cao tần. Để ngăn tiếng ồn này, máy biến áp cần được làm cứng:
(1) Sử dụng nhựa epoxy để liên kết ba bề mặt tiếp xúc của lõi từ (chẳng hạn như lõi từ EE, EI) để ngăn chặn việc tạo ra sự dịch chuyển tương đối;
(2) Sử dụng keo "hạt thủy tinh" (Glass beads) để dán lõi từ thì hiệu quả sẽ tốt hơn.
