راه حل طراحی EMC بهینه برای سوئیچینگ PCB های منبع تغذیه
مسیر تداخل نویز مبدل سوئیچینگ شرایط کوپلینگ را برای منبع تداخل و تجهیزات تداخلی فراهم می کند و مطالعه تداخل حالت رایج و تداخل مد دیفرانسیل آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. مدل فرکانس بالا از اجزای اصلی مدار و همچنین مدل مدار حالت مشترک و نویز حالت دیفرانسیل عمدتاً برای ارائه کمک مفید برای طراحی بهینهسازی EMC PCB منبع تغذیه سوئیچینگ تجزیه و تحلیل میشوند.
اثرات تداخل حالت مشترک و تداخل مد دیفرانسیل در مدار منبع تغذیه سوئیچینگ متفاوت است. معمولاً نویز حالت دیفرانسیل در فرکانس پایین و نویز حالت مشترک در فرکانس بالا غالب است و اثر تشعشعی جریان حالت مشترک معمولاً بسیار بزرگتر از جریان مد دیفرانسیل است، بنابراین لازم است بین دیفرانسیل تمایز قائل شد. تداخل حالت و تداخل حالت رایج در منبع تغذیه.
به منظور تمایز بین تداخل حالت دیفرانسیل و تداخل حالت مشترک، ابتدا باید حالت کوپلینگ اولیه منابع تغذیه سوئیچینگ را مطالعه کنیم، که بر اساس آن میتوان مسیرهای مدار جریان نویز حالت دیفرانسیل و حالت مشترک را تعیین کرد. جریان های نویز کوپلینگ هدایت منبع تغذیه سوئیچینگ عمدتاً به شرح زیر است:
کوپلینگ رسانش مبتنی بر مدار، کوپلینگ خازنی، کوپلینگ القایی و مخلوطی از این روش های کوپلینگ.
1 مدل مسیر نویز حالت مشترک و حالت دیفرانسیل
منبع تغذیه سوئیچینگ به دلیل ظرفیت کوپلینگ ترانسفورماتور فرکانس بالا CW بین سیم پیچ اولیه و ثانویه، لوله های برق و هیت سینک بین وجود خازن سرگردان CK، پارامترهای انگلی خود لوله برق و همچنین سیم های چاپ شده به دلیل تشکیل القایی متقابل ، خود القایی، خازن متقابل، خود خازنی، امپدانس و سایر پارامترهای انگلی به دلیل تشکیل جفت متقابل، نویز حالت مشترک و مسیر نویز حالت ضعیف، در نتیجه یک مد مشترک و تداخل رسانایی حالت ضعیف تشکیل می شود. مدل مسیر جریان نویز مبدل را می توان بر اساس تجزیه و تحلیل مدل های پارامتر انگلی دستگاه های سوئیچینگ قدرت، ترانسفورماتورها و مقاومت، اندوکتانس و ظرفیت سیم های چاپ شده به دست آورد.
2 مدل فرکانس بالا از اجزای اصلی مدار
اندوکتانس انگلی داخلی و ظرفیت لوله های سوئیچینگ قدرت بر عملکرد فرکانس بالای مدار تأثیر می گذارد. این خازنها اجازه میدهند تا جریانهای نشتی تداخل فرکانس بالا به سمت زیرلایه فلزی جریان پیدا کنند و یک خازن CK بین لولههای برق و هیت سینک وجود دارد که معمولاً به دلایل ایمنی به زمین متصل میشود که یک مسیر نویز حالت مشترک را فراهم میکند.
عملکرد مبدل PWM با عملکرد دستگاه های سوئیچینگ و نویز حالت مشترک مربوطه همراه است. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، برای مبدل نیم پل، ولتاژ تخلیه سوئیچ Q1 همیشه U1 است و با تغییر حالت سوئیچینگ، پتانسیل منبع بین 0 و U1/2 تغییر می کند. پتانسیل منبع Q2 همیشه 0 است و پتانسیل تخلیه بین 0 و U1/2 متفاوت است. به منظور حفظ تماس خوب بین لوله سوئیچینگ و هیت سینک، اغلب یک فاصله عایق بین انتهای لوله سوئیچینگ و هیت سینک اضافه می شود یا سیلیکون عایق با رسانایی حرارتی خوب بر روی پایین لوله سوئیچینگ و هیت سینک آغشته می شود. سینک حرارتی. این باعث می شود که نقطه A به زمین معادل وجود یک ظرفیت کوپلینگ موازی CK باشد، زمانی که وضعیت لوله سوئیچینگ Q1، Q2 تغییر می کند، به طوری که پتانسیل نقطه A تغییر می کند، جریان نویز Ick را در CK تولید می کند. در شکل 2 نشان داده شده است. جریان از هیت سینک به شاسی، و شاسی، یعنی زمین و خط اصلی قدرت یک امپدانس جفت وجود دارد، شکل گیری مسیر نویز حالت مشترک در شکل 2 خط نقطه چین نشان داده شده است. در نتیجه، جریان نویز حالت مشترک افت ولتاژی را در سرتاسر امپدانس کوپلینگ Z بین زمین و خط برق اصلی ایجاد میکند و نویز حالت مشترک را تشکیل میدهد.
