Phân tích phương pháp thiết kế tương thích điện từ cho bộ nguồn chuyển mạch
Do lợi thế về kích thước nhỏ và hệ số công suất cao, nguồn điện chuyển mạch được sử dụng rộng rãi trong truyền thông, điều khiển, máy tính và các lĩnh vực khác. Tuy nhiên, do nhiễu điện từ, ứng dụng tiếp theo của nó bị hạn chế ở một mức độ nhất định. Bài báo này sẽ phân tích các cơ chế khác nhau của nhiễu điện từ của nguồn điện chuyển mạch, và trên cơ sở đó, đề xuất phương pháp thiết kế tương thích điện từ của nguồn điện chuyển mạch.
Phân tích nhiễu điện từ của nguồn điện chuyển mạch
Cấu trúc của nguồn điện chuyển đổi được thể hiện trong Hình 1. Đầu tiên, tần số nguồn AC được chỉnh lưu thành DC, sau đó được chuyển đổi thành tần số cao, cuối cùng xuất ra qua mạch chỉnh lưu và lọc để thu được điện áp DC ổn định. Thiết kế và bố trí mạch không hợp lý, rung động cơ học, tiếp đất kém, v.v. sẽ gây nhiễu điện từ bên trong. Đồng thời, độ tự cảm rò rỉ của máy biến áp và cực đại gây ra bởi dòng điện phục hồi ngược của diode đầu ra cũng là những nguồn nhiễu mạnh tiềm ẩn.
1 Nguồn nhiễu bên trong
● chuyển mạch
Mạch chuyển đổi chủ yếu bao gồm một ống chuyển đổi và máy biến áp tần số cao. Có một điện dung phân tán giữa ống công tắc và bộ tản nhiệt của nó, vỏ và các dây dẫn bên trong của nguồn điện. Du/dt do nó tạo ra có xung tương đối lớn, dải tần rộng và sóng hài phong phú. Tải ống chuyển mạch là cuộn sơ cấp của máy biến áp tần số cao, là tải cảm ứng. Khi tắt ống công tắc được bật ban đầu, độ tự cảm rò rỉ của máy biến áp cao tần sẽ tạo ra một suất điện động ngược E=-Ldi/dt và giá trị của nó tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi hiện tại của bộ thu và tỷ lệ thuận với độ tự cảm rò rỉ, được đặt chồng lên điện áp ngắt Trên điện áp ngắt, một đỉnh điện áp ngắt được hình thành, do đó hình thành nhiễu dẫn.
● Điốt chỉnh lưu cho mạch chỉnh lưu
Có một dòng điện ngược khi diode chỉnh lưu đầu ra bị cắt và thời gian nó trở về 0 có liên quan đến các yếu tố như điện dung của đường giao nhau. Nó sẽ tạo ra sự thay đổi dòng điện lớn di/dt dưới ảnh hưởng của điện cảm rò rỉ máy biến áp và các tham số phân phối khác, đồng thời tạo ra nhiễu tần số cao mạnh, tần số có thể đạt tới hàng chục megahertz.
● Tham số giả
Do làm việc ở tần số cao hơn, đặc tính của các thành phần tần số thấp trong nguồn điện chuyển đổi sẽ thay đổi, dẫn đến tiếng ồn. Ở tần số cao, các tham số đi lạc có ảnh hưởng lớn đến các đặc tính của kênh ghép và điện dung phân tán trở thành kênh nhiễu điện từ.
2 Các nguồn gây nhiễu bên ngoài
Các nguồn gây nhiễu bên ngoài có thể được chia thành nhiễu nguồn và nhiễu sét, và nhiễu nguồn tồn tại ở "chế độ chung" và "chế độ vi sai". Đồng thời, do lưới điện xoay chiều được nối trực tiếp với cầu chỉnh lưu và mạch lọc nên trong nửa chu kỳ, chỉ có thời gian cao điểm của điện áp đầu vào mới có dòng điện vào, dẫn đến hệ số công suất đầu vào của nguồn điện rất thấp. cung (khoảng 0.6). Hơn nữa, dòng điện này chứa một số lượng lớn các thành phần sóng hài dòng điện, sẽ gây “ô nhiễm” sóng hài cho lưới điện.
Thiết kế EMC của bộ nguồn chuyển mạch
Có ba điều kiện cần thiết cho nhiễu điện từ: nguồn gây nhiễu, phương tiện truyền dẫn và thiết bị nhạy cảm. Mục đích của thiết kế EMC là tiêu diệt một trong ba điều kiện này. Đối với điều này, các phương pháp chính được áp dụng là: đo mạch, lọc EMI, che chắn, thiết kế chống nhiễu bảng mạch in, v.v.
1 Công nghệ chuyển mạch mềm để giảm tổn thất chuyển mạch và tiếng ồn chuyển mạch
Chuyển mạch mềm là công nghệ chuyển mạch tiên tiến dựa trên công nghệ cộng hưởng hoặc sử dụng công nghệ điều khiển ở trạng thái điện áp/dòng điện bằng 0 được phát triển trên cơ sở chuyển mạch cứng.
Phương pháp thực hiện chuyển mạch mềm là: thêm cuộn cảm nhỏ, tụ điện và các thành phần cộng hưởng khác trong mạch ban đầu, tạo ra sự cộng hưởng trước và sau quá trình chuyển mạch, đồng thời loại bỏ sự chồng chéo của điện áp và dòng điện. Hình 2 cho thấy một đơn vị chuyển mạch cơ bản sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm.
Sử dụng che chắn để triệt nhiễu bức xạ và cảm ứng
Phổ nhiễu của nguồn điện chuyển mạch tập trung ở dải tần dưới 30 MHz và đường kính r<λ 2π="" is="" mainly="" an="" electromagnetic="" field="" of="" near-field="" nature,="" and="" it="" is="" a="" low-impedance="" field.="" materials="" with="" good="" electrical="" conductivity="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" electric="" field,="" while="" materials="" with="" high="" magnetic="" permeability="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" magnetic="" field.="" in="" addition,="" effective="" shielding="" measures="" should="" be="" taken="" for="" transformers,="" inductors,="" power="" devices,="" etc.="" the="" ventilation="" holes="" on="" the="" shielding="" shell="" are="" preferably="" circular,="" and="" the="" number="" of="" holes="" can="" be="" many="" if="" ventilation="" conditions="" are="" satisfied,="" and="" the="" size="" of="" each="" hole="" should="" be="" as="" small="" as="" possible.="" the="" seams="" are="" to="" be="" welded="" to="" ensure="" electromagnetic="" continuity.="" filtering="" measures="" should="" be="" taken="" at="" the="" lead-in="" and="" lead-out="" lines="" of="" the="" shielded="" enclosure.="" for="" electric="" field="" shielding,="" the="" shielding="" case="" must="" be="" grounded.="" for="" magnetic="" field="" shielding,="" the="" shielded="" case="" does="" not="" need="" to="" be="">
