فناوری سازگاری الکترومغناطیسی منبع تغذیه سوئیچینگ

فناوری سازگاری الکترومغناطیسی منبع تغذیه سوئیچینگ

دلایل مشکلات سازگاری الکترومغناطیسی ناشی از منابع تغذیه سوئیچینگ کاملاً پیچیده است زیرا آنها در شرایط سوئیچینگ با ولتاژ و جریان بالا کار می کنند. از نظر خواص الکترومغناطیسی کل دستگاه، عمدتاً کوپلینگ امپدانس مشترک، کوپلینگ خط به خط، جفت میدان الکتریکی، جفت میدان مغناطیسی و جفت موج الکترومغناطیسی وجود دارد. کوپلینگ امپدانس مشترک عمدتاً امپدانس مشترک الکتریکی بین منبع اغتشاش و بدنه آشفته است که از طریق آن سیگنال اختلال وارد بدنه آشفته می شود. کوپلینگ خط به خط عمدتاً کوپلینگ متقابل سیم ها یا خطوط PCB است که به دلیل سیم کشی موازی، ولتاژ و جریان اختلال ایجاد می کند. جفت شدن میدان الکتریکی عمدتاً به دلیل وجود اختلاف پتانسیل است که باعث ایجاد جفت میدانی میدان الکتریکی القایی به جسم آشفته می شود. جفت میدان مغناطیسی عمدتاً به جفت شدن میدان مغناطیسی با فرکانس پایین ایجاد شده در نزدیکی خط برق پالس جریان بالا به جسم مزاحم اشاره دارد. جفت شدن میدان الکترومغناطیسی عمدتاً به دلیل امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا است که توسط ولتاژ ضربانی یا جریان تابش شده به خارج از فضا و جفت شدن به جسم آشفته مربوطه ایجاد می شود. در واقع، هر روش کوپلینگ را نمی توان به طور دقیق متمایز کرد، اما تاکید آن متفاوت است.

در منبع تغذیه سوئیچینگ، لوله کلید اصلی برق در حالت سوئیچینگ فرکانس بالا با ولتاژ بسیار بالا کار می کند. ولتاژ سوئیچینگ و جریان سوئیچینگ نزدیک به امواج مربع است. از تجزیه و تحلیل طیف، سیگنال موج مربع حاوی هارمونیک های غنی مرتبه بالا است. طیف فرکانس هارمونیک بالاتر می تواند به بیش از 1000 برابر فرکانس موج مربع برسد. در عین حال، به دلیل اندوکتانس نشتی و ظرفیت پراکنده ترانسفورماتور قدرت و وضعیت کار غیر ایده آل دستگاه کلید برق اصلی، اغلب هنگام روشن یا خاموش شدن فرکانس بالا، نوسانات هارمونیک اوج فرکانس بالا و ولتاژ بالا ایجاد می شود. . هارمونیک های بالاتر تولید شده توسط نوسان هارمونیک از طریق ظرفیت خازنی توزیع شده بین لوله کلید و رادیاتور به مدار داخلی منتقل می شود یا از طریق رادیاتور و ترانسفورماتور به فضا تابش می شود. دیودهای سوئیچینگ مورد استفاده برای یکسوسازی و چرخش آزاد نیز یکی از دلایل مهم اختلالات فرکانس بالا هستند. از آنجا که دیودهای یکسوسازی و چرخ آزاد در حالت سوئیچینگ فرکانس بالا کار می کنند، وجود اندوکتانس انگلی سرب دیود، وجود ظرفیت اتصال و تأثیر جریان بازیابی معکوس باعث می شود که در ولتاژ بسیار بالا کار کند و نرخ تغییر جریان، و تولید نوسانات با فرکانس بالا. دیودهای یکسوسازی و چرخ آزاد معمولاً به خط خروجی منبع تغذیه نزدیکتر هستند و اختلالات فرکانس بالا ایجاد شده توسط آنها به احتمال زیاد از طریق خط خروجی DC منتقل می شود. به منظور بهبود ضریب توان، منبع تغذیه سوئیچینگ مدار تصحیح ضریب توان فعال را اتخاذ می کند. در عین حال، به منظور بهبود کارایی و قابلیت اطمینان مدار و کاهش تنش الکتریکی دستگاه قدرت، از تعداد زیادی فناوری سوئیچینگ نرم استفاده می شود. در میان آنها، فناوری سوئیچینگ ولتاژ صفر، جریان صفر یا ولتاژ صفر/جریان صفر بیشترین استفاده را دارد. این فناوری تا حد زیادی اختلالات الکترومغناطیسی ایجاد شده توسط دستگاه های سوئیچینگ را کاهش می دهد. با این حال، اکثر مدارهای جذب غیر مخرب سوئیچینگ نرم از L و C برای انتقال انرژی استفاده می کنند و از رسانایی یک طرفه دیودها برای تحقق تبدیل انرژی یک طرفه استفاده می کنند. بنابراین، دیودهای موجود در مدار تشدید به منبع اصلی اختلالات الکترومغناطیسی تبدیل می‌شوند.

منابع تغذیه سوئیچینگ معمولاً از سلف‌ها و خازن‌های ذخیره انرژی برای تشکیل مدارهای فیلتر L و C برای فیلتر کردن سیگنال‌های اختلال دیفرانسیل و حالت مشترک استفاده می‌کنند. با توجه به ظرفیت توزیع شده سیم پیچ القایی، فرکانس خود تشدید سیم پیچ اندوکتانس کاهش می یابد، به طوری که تعداد زیادی سیگنال اختلال فرکانس بالا از سیم پیچ القایی عبور کرده و در امتداد خط برق AC یا خروجی DC به بیرون منتشر می شود. خط با افزایش فرکانس سیگنال اغتشاش، اثر اندوکتانس سرب خازن فیلتر منجر به کاهش مداوم در ظرفیت خازن و اثر فیلتر می شود و حتی منجر به تغییر در پارامترهای خازن می شود که این امر نیز باعث اختلال الکترومغناطیسی می شود.

راه حل هایی برای سازگاری الکترومغناطیسی
از دیدگاه سه عنصر سازگاری الکترومغناطیسی، برای حل مشکل سازگاری الکترومغناطیسی منابع تغذیه سوئیچینگ، می‌توان از سه جنبه شروع کرد: اول، کاهش سیگنال اختلال تولید شده توسط منبع اختلال. دوم، مسیر انتشار سیگنال اختلال را قطع کنید. سوم، افزایش توانایی ضد آزار و اذیت بدن مورد آزار و اذیت. هنگام حل سازگاری داخلی منبع تغذیه سوئیچینگ، سه روش فوق را می توان به طور جامع و بر اساس نسبت هزینه به فایده و سهولت اجرا مورد استفاده قرار داد. بنابراین، اختلالات خارجی ایجاد شده توسط منابع تغذیه سوئیچینگ، مانند جریان های هارمونیک خط برق، اختلالات هدایت خط برق، و اختلالات تابش میدان الکترومغناطیسی، تنها با کاهش منبع اختلال قابل حل هستند. از یک طرف، می تواند طراحی مدار فیلتر ورودی/خروجی را بهبود بخشد، عملکرد مدار APFC را بهبود بخشد، نرخ تغییر ولتاژ و جریان لوله سوئیچ، یکسو کننده و دیود چرخ آزاد را کاهش دهد و توپولوژی های مختلف مدار سوئیچینگ را اتخاذ کند. و روش های کنترل و غیره؛ از یک طرف، اثر محافظ پوشش را تقویت کنید، نشت شکاف پوشش را بهبود بخشید و عملیات زمین را خوب انجام دهید. برای قابلیت‌های ضد اغتشاش خارجی (مانند موج‌ها و صاعقه‌ها)، قابلیت‌های حفاظت در برابر صاعقه ورودی AC و پورت‌های خروجی DC باید بهینه شوند. معمولاً برای شکل موج رعد و برق ترکیبی 1.2/50μs ولتاژ مدار باز و 8/20μs جریان اتصال کوتاه، به دلیل انرژی کم، معمولاً با ترکیب وریستورهای اکسید روی و لوله‌های الکتریکی مربع گاز حل می‌شود. برای تخلیه الکترواستاتیک، معمولاً در مدار سیگنال کوچک پورت ارتباطی و پورت کنترل، از لوله TVS و حفاظت اتصال به زمین مربوطه، افزایش فاصله الکتریکی بین مدار سیگنال کوچک و شاسی و غیره برای حل یا انتخاب دستگاه های ضد ضد استفاده کنید. اختلال استاتیکی سیگنال گذرا سریع شامل طیف فرکانس بسیار گسترده ای است و به راحتی به شکل حالت مشترک به مدار کنترل منتقل می شود. همان روش ضد الکتریسیته ساکن برای کاهش ظرفیت توزیع شده اندوکتانس حالت مشترک و تقویت فیلتر سیگنال حالت مشترک مدار ورودی (به علاوه خازن های حالت مشترک یا هسته های فریت از دست دادن درج و غیره) برای بهبود ایمنی استفاده می شود. از سیستم

برای کاهش اختلالات داخلی منبع تغذیه سوئیچینگ، درک سازگاری الکترومغناطیسی خود و بهبود پایداری و قابلیت اطمینان منبع تغذیه سوئیچینگ، جنبه های زیر باید شروع شود:

①به تقسیم صحیح مدار دیجیتال و سیم کشی مدار مدار چاپی مدار چاپی توجه کنید.

②جداسازی مدار دیجیتال و منبع تغذیه مدار آنالوگ.

③ اتصال زمین تک نقطه مدارهای دیجیتال و مدارهای آنالوگ، اتصال زمین تک نقطه مدارهای با جریان بالا و مدارهای جریان پایین، به ویژه مدارهای نمونه گیری جریان و ولتاژ، برای کاهش اختلال مقاومت رایج و تأثیر حلقه های زمین. هنگام سیم کشی، به فاصله بین خطوط مجاور و ویژگی های سیگنال توجه کنید، از تداخل اجتناب کنید، ناحیه احاطه شده توسط مدار یکسو کننده خروجی، مدار دیود چرخ آزاد و مدار فیلتر انشعاب را کاهش دهید، نشتی ترانسفورماتور، ظرفیت توزیع شده را کاهش دهید. سلف فیلتر کنید و از خازن های فیلتر با فرکانس رزونانس بالا استفاده کنید.