ประสบการณ์การออกแบบ EMI แบบสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลาย

ประสบการณ์การออกแบบ EMI แบบสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลาย

1. แหล่ง EMI ของแหล่งจ่ายไฟสลับ

แหล่งที่มาของสัญญาณรบกวน EMI ของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งส่วนใหญ่จะสะท้อนให้เห็นในท่อสวิตช์ไฟ ไดโอดเรียงกระแส หม้อแปลงความถี่สูง ฯลฯ การรบกวนของสภาพแวดล้อมภายนอกบนแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งส่วนใหญ่มาจากการกระวนกระวายใจของกริดไฟฟ้า ฟ้าผ่า การนัดหยุดงานและการแผ่รังสีจากภายนอก

(1) ท่อสวิตช์ไฟ

ท่อสวิตช์ไฟทำงานในสถานะเปิด-ปิดสวิตช์รอบเร็ว และ dv/dt และ di/dt จะเปลี่ยนอย่างรวดเร็ว ดังนั้น หลอดสวิทช์ไฟจึงไม่เพียงเป็นแหล่งสัญญาณรบกวนหลักของการมีเพศสัมพันธ์ของสนามไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งรบกวนหลักของการมีเพศสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กอีกด้วย

(2) หม้อแปลงความถี่สูง

แหล่งกำเนิด EMI ของหม้อแปลงความถี่สูงมีความเข้มข้นในการแปลงวงจรอย่างรวดเร็ว di/dt ซึ่งสอดคล้องกับการเหนี่ยวนำการรั่วไหล ดังนั้นหม้อแปลงความถี่สูงจึงเป็นแหล่งสัญญาณรบกวนที่สำคัญของคัปปลิ้งสนามแม่เหล็ก

(3) ไดโอดเรียงกระแส

แหล่งที่มาของ EMI ของไดโอดเรียงกระแสส่วนใหญ่จะสะท้อนให้เห็นในลักษณะการกู้คืนย้อนกลับ จุดที่ไม่ต่อเนื่องของกระแสย้อนกลับจะสร้าง dv/dt สูงในตัวเหนี่ยวนำ (ตัวเหนี่ยวนำตะกั่ว, ตัวเหนี่ยวนำหลงทาง ฯลฯ) ส่งผลให้มีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรง

(4) แผ่นวงจรไฟฟ้า

เพื่อให้แม่นยำ PCB เป็นช่องทางการเชื่อมต่อสำหรับแหล่งสัญญาณรบกวนที่กล่าวถึงข้างต้น และคุณภาพของ PCB สอดคล้องโดยตรงกับการยับยั้งแหล่ง EMI ที่กล่าวถึงข้างต้น

2. การจำแนกช่องส่งสัญญาณ EMI ของแหล่งจ่ายไฟสลับ

(1) ช่องสัญญาณสำหรับการส่งสัญญาณรบกวน

(1) การมีเพศสัมพันธ์แบบ Capacitive

(2) การมีเพศสัมพันธ์แบบเหนี่ยวนำ

(3) ข้อต่อตัวต้านทาน

ก. คัปปลิ้งตัวต้านทานการนำไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยความต้านทานภายในของแหล่งจ่ายไฟสาธารณะ

ข. คัปปลิ้งตัวต้านทานการนำไฟฟ้าที่สร้างโดยอิมพีแดนซ์กราวด์ทั่วไป

ค. คัปปลิ้งตัวต้านทานการนำไฟฟ้าที่สร้างโดยอิมพีแดนซ์ของสายร่วม

(2) ช่องสัญญาณการรบกวนของรังสี

(1) ในแหล่งจ่ายไฟสลับ ส่วนประกอบและสายไฟที่สามารถประกอบเป็นแหล่งกำเนิดรังสีรบกวนสามารถสันนิษฐานได้ว่าเป็นเสาอากาศ เพื่อให้สามารถใช้ทฤษฎีไดโพลไฟฟ้าและไดโพลแม่เหล็กในการวิเคราะห์ได้ ไดโอด ตัวเก็บประจุ และหลอดสวิตช์ไฟสามารถสันนิษฐานได้ว่าเป็นไดโพลไฟฟ้า ขดลวดเหนี่ยวนำสามารถสันนิษฐานได้ว่าเป็นไดโพลแม่เหล็ก

(2) เมื่อไม่มีเกราะกำบัง ช่องทางการส่งผ่านของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากไดโพลไฟฟ้าและไดโพลแม่เหล็กคืออากาศ (ซึ่งสามารถสันนิษฐานได้ว่าเป็นพื้นที่ว่าง)

(3) เมื่อมีตัวป้องกัน ให้พิจารณาช่องว่างและรูของตัวป้องกัน แล้ววิเคราะห์และประมวลผลตามแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของช่องรั่วไหล

3. เก้ามาตรการหลักสำหรับการยับยั้ง EMI ของแหล่งจ่ายไฟสลับ

ในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของแรงดันและกระแส เช่น dv/dt และ di/dt สูง เป็นสาเหตุหลักของ EMI มาตรการทางเทคนิคในการออกแบบของ EMC เพื่อให้ได้แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งนั้นขึ้นอยู่กับสองประเด็นต่อไปนี้เป็นหลัก:

(1) ลดแหล่งที่มาของสัญญาณรบกวนที่เกิดจากแหล่งจ่ายไฟเอง ใช้วิธีการระงับสัญญาณรบกวนหรือสร้างส่วนประกอบและวงจรที่มีสัญญาณรบกวนน้อยลง และจัดทำเค้าโครงที่เหมาะสม

(2) ลด EMI ของแหล่งจ่ายไฟและปรับปรุง EMS ของแหล่งจ่ายไฟผ่านสายดิน การกรอง การป้องกัน และเทคโนโลยีอื่น ๆ

โดยแบ่งเป็น 9 มาตรการหลัก ได้แก่

(1) ลด dv/dt และ di/dt (ลดค่าสูงสุด ชะลอความชัน)

(2) การใช้วาริสเตอร์อย่างสมเหตุสมผลเพื่อลดแรงดันไฟกระชาก

(3) เครือข่ายการทำให้หมาด ๆ ยับยั้งการล้น

(4) ไดโอดที่มีคุณสมบัติการกู้คืนแบบอ่อนใช้เพื่อลด EMI ความถี่สูง

(5) การแก้ไขตัวประกอบกำลังแบบแอคทีฟ และเทคนิคการแก้ไขฮาร์มอนิกอื่นๆ

(6) ใช้ตัวกรองสายไฟที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสม

(7) การปฏิบัติต่อสายดินอย่างสมเหตุสมผล

(8) มาตรการป้องกันที่มีประสิทธิภาพ

(9) การออกแบบ PCB ที่เหมาะสม

4. การควบคุมการรั่วไหลของหม้อแปลงความถี่สูง

ความเหนี่ยวนำการรั่วไหลของหม้อแปลงความถี่สูงเป็นสาเหตุสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของสวิตช์เปิดปิดของท่อ ดังนั้นการควบคุมการเหนี่ยวนำการรั่วไหลจึงกลายเป็นปัญหาหลักในการแก้ปัญหา EMI ที่เกิดจากหม้อแปลงความถี่สูง

มีจุดเริ่มต้นสองจุดเพื่อลดการเหนี่ยวนำการรั่วไหลของหม้อแปลงความถี่สูง: การออกแบบทางไฟฟ้าและการออกแบบกระบวนการ!

(1) เลือกแกนแม่เหล็กที่เหมาะสมเพื่อลดการเหนี่ยวนำการรั่วไหล ความเหนี่ยวนำการรั่วไหลเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของจำนวนรอบของด้านหลัก การลดจำนวนรอบจะลดความเหนี่ยวนำการรั่วไหลลงอย่างมาก

(2) ลดชั้นฉนวนระหว่างขดลวด ขณะนี้มีชั้นฉนวนที่เรียกว่า "ฟิล์มทอง" ที่มีความหนา 20-100um และแรงดันพังทลายของพัลส์หลายพันโวลต์

(3) เพิ่มข้อต่อระหว่างขดลวดและลดการเหนี่ยวนำการรั่วไหล

5. การป้องกันหม้อแปลงความถี่สูง

เพื่อป้องกันไม่ให้สนามแม่เหล็กรั่วของหม้อแปลงความถี่สูงรบกวนวงจรโดยรอบ สามารถใช้เทปป้องกันเพื่อป้องกันสนามแม่เหล็กรั่วของหม้อแปลงความถี่สูงได้ เทปป้องกันโดยทั่วไปทำจากฟอยล์ทองแดง พันรอบด้านนอกของหม้อแปลงและต่อสายดิน เทปป้องกันเป็นวงแหวนลัดวงจรที่สัมพันธ์กับเขตการรั่วไหล จึงช่วยยับยั้งการรั่วไหลของเขตการรั่วไหลในช่วงที่กว้างกว่า

สำหรับหม้อแปลงความถี่สูง การกระจัดสัมพัทธ์จะเกิดขึ้นระหว่างแกนแม่เหล็กและระหว่างขดลวด ซึ่งจะทำให้เกิดเสียงรบกวน (หอน การสั่นสะเทือน) ในการทำงานของหม้อแปลงความถี่สูง เพื่อป้องกันเสียงรบกวนนี้ หม้อแปลงจำเป็นต้องชุบแข็ง:

(1) ใช้อีพอกซีเรซินเพื่อยึดพื้นผิวสัมผัสทั้งสามของแกนแม่เหล็ก (เช่น แกนแม่เหล็ก EE, EI) เพื่อยับยั้งการสร้างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์

(2) ใช้กาว "ลูกปัดแก้ว" (ลูกปัดแก้ว) เพื่อยึดแกนแม่เหล็ก ผลที่ได้จะดีกว่า