1 جریان نویز EMI
توپولوژی های مدار زیادی برای منبع تغذیه سوئیچینگ وجود دارد که با توجه به ترکیب لوله سوئیچ قدرت و حالت های بالا می توان آنها را به حالت های تمام پل، نیم پل، فشار کش، تک سر به جلو، تک سر فلایبک و حالت های دیگر تقسیم کرد. ترانسفورماتور فرکانس در ماژول منبع تغذیه سوئیچینگ برق متوسط و کوچک، توپولوژی های مدار مورد استفاده بیشتر عبارتند از push-pull، تک سر به جلو، تک سر فلایبک و غیره. بلوک دیاگرام یک مدار منبع تغذیه سوئیچینگ رو به جلو معمولی تک سر در شکل 1 نشان داده شده است. شامل یک لوله سوئیچ قدرت Q1، یک ترانسفورماتور فرکانس بالا T، یک دیود یکسو کننده Dl، یک دیود چرخ آزاد D2، یک سلف فیلتر خروجی است. L و یک خازن فیلتر خروجی C. هنگام کار، واحد کنترل PWM می تواند یک سیگنال پالس با عرض پالس متغیر برای هدایت لوله سوئیچ Q1 ارسال کند. هنگامی که لوله سوئیچ Q1 روشن می شود، انرژی DC در انتهای ورودی از طریق ترانسفورماتور فرکانس بالا به ثانویه منتقل می شود. هنگامی که لوله سوئیچ Q1 خاموش است، ترانسفورماتور فرکانس بالا برای تنظیم مجدد مغناطیسی. پالس فرکانس بالا که از طریق ترانسفورماتور فرکانس بالا منتقل می شود توسط دیود یکسو کننده به یک DC ضربانی تک جهتی یکسو می شود. پس از اینکه این جریان DC ضربانی توسط سلف فیلتر خروجی و خازن فیلتر فیلتر شد، می توان ولتاژ DC مورد نیاز را ارسال کرد.
در طول فرآیند سوئیچینگ فرکانس بالا ترانزیستور سوئیچ قدرت Q1، پالس هایی که از طریق ترانزیستور سوئیچ قدرت و ترانسفورماتور فرکانس بالا جریان می یابند، ولتاژهای هارمونیک پیچیده و جریان های هارمونیک ایجاد می کنند. نویز ایجاد شده توسط این ولتاژهای هارمونیک و جریان های هارمونیک می تواند از طریق خط ورودی برق به ترمینال منبع تغذیه عمومی یا از طریق خط خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ به بار منتقل شود و در نتیجه باعث ایجاد تداخل در سایر سیستم ها یا قطعات حساس شود. طیف نویز این نویزهای هدایت شده بر روی خط برق در شکل 2 نشان داده شده است. از شکل می توان دریافت که در باند فرکانسی چند صد کیلوهرتز تا 50 مگاهرتز، یعنی باند فرکانسی هارمونیک های بنیادی و چند هارمونیک فرکانس سوئیچینگ در محدوده، دامنه نویز تداخل بسیار بیشتر از محدوده مشخص شده توسط GJBl51A است، که باعث می شود شاخص های سازگاری الکترومغناطیسی مانند نویز هدایت سیستم از حد استاندارد فراتر رود.
2. جریان تداخل حالت مشترک
کل اجزای مدار ماژول منبع تغذیه سوئیچینگ سوار سطحی با ساختار بسته فلزی همگی بر روی زیرلایه مونتاژ می شوند. دستگاههای فعال مانند تراشههای کنترل PWM، لولههای سوئیچ برق، و دیودهای یکسوکننده، همه اجزای بستهبندی روی سطح هستند. ولتاژ و جریان ورودی و خروجی توسط لیدها به بیرون ارسال می شود.
صفحه پایین پوسته لوله حامل بستر آلومینا است. قسمت جلوی زیرلایه آلومینا، ناحیه سیم کشی و محل مونتاژ قطعات است. صفحات پایه فلزی متصل می شوند. ثابت دی الکتریک زیرلایه آلومینا 8 است و ضخامت آن معمولاً در محدوده 5.5 تا 1.0 میلی متر است. در قسمت مونتاژ در سمت جلوی بستر آلومینا، اجزای نصب روی سطح (مانند تراشه های کنترل PWM، آمپرهای عملیاتی، منابع مرجع، سوئیچ های ماسفت، دیودهای یکسو کننده) از طریق لحیم کاری به سیم کشی متصل می شوند (مانند چسب رسانا، لحیم کاری مجدد، و غیره) پدهای موجود در منطقه به هم متصل می شوند. اگرچه این روش اتصال یک حلقه مدار را تشکیل می دهد، اما همچنین یک ظرفیت انگلی جدید Cp را به مدار می آورد.
در حلقه اولیه، تراشه سوئیچ قدرت، تراشه کنترل PWM، تراشه تقویت کننده عملیاتی، ردپای خطوط ورودی مثبت و منفی منبع تغذیه و غیره باعث ایجاد ظرفیت انگلی Cp بین صفحه پایین پوسته و ظرفیت ظرفیت انگلی به ضخامت بستر بستگی دارد. و منطقه ای که روی زمین اشغال می کنند. به این ترتیب که در مدار، خازن های توزیع شده Cp1، Cp2، ...، Cp6 و ... بین این قطعات و آثار آنها و صفحه زیرین محفظه تشکیل می شود. این خازن های توزیع شده باعث ایجاد جریان های نویز تحت تأثیر ترکیبی dV/dt، dI/dt و جریان بازیابی معکوس دیود یکسو کننده می شود. این جریان های نویز از نظر اندازه و فاز بین مثبت و منفی خط برق ورودی و بین مثبت و منفی خط بار خروجی برابر هستند و جریان نویز حالت مشترک نامیده می شوند. اندازه جریان نویز حالت مشترک به اندازه ظرفیت خازن توزیع شده، dV/dt، dI/dt و غیره مربوط می شود.
3. جریان تداخل حالت دیفرانسیل اولیه
جریان تداخل حالت دیفرانسیل اولیه، در حلقه اولیه، لوله سوئیچینگ برق Q1، سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور فرکانس بالا Lp و خازن فیلتر ورودی Ci مدار تبدیل DC ورودی منبع تغذیه سوئیچینگ را تشکیل می دهند. انرژی DC از طریق ترانسفورماتور فرکانس بالا به ثانویه منتقل می شود. با این حال، هنگامی که کلید برق Q1 سوئیچ می شود، موج اساسی و هارمونیک های ناشی از بالا و پایین رفتن پالس فرکانس بالا به پایانه منبع تغذیه ورودی در امتداد خازن فیلتر ورودی Ci منتقل می شود و این جریان نویز در امتداد مثبت منتشر می شود. و پایانه های منفی خط منبع تغذیه ورودی. جریان تداخل حالت دیفرانسیل اولیه IDIFF نامیده می شود. این جریان تداخل حالت دیفرانسیل IDIFF از طریق خط منبع تغذیه ورودی به ترمینال منبع تغذیه مشترک جریان می یابد، به خصوص زمانی که خازن فیلتر ورودی Ci به اندازه کافی فیلتر نشده باشد، تداخل در خط منبع تغذیه ورودی زیاد است و همچنین با سایر قسمت ها تداخل خواهد داشت. سیستم از طریق ترمینال منبع تغذیه مشترک. بنابراین، شاخص های عملکرد سایر قطعات کاهش می یابد.
