Μέθοδος δοκιμής φίλτρου EMI για την εναλλαγή τροφοδοσίας

Μέθοδος σχεδιασμού φίλτρου EMI τροφοδοσίας:

1- Γενική μέθοδος προσδιορισμού της φcn:

Η συχνότητα διακοπής θορύβου πρέπει να καθορίζεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις σχεδιασμού ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας.απαιτείται να μειωθεί το επίπεδο διαταραχής στο καθορισμένο εύροςΓια τον δέκτη, η ποιότητα της λήψης του αντανακλάται στις απαιτήσεις ανοχής θορύβου.

Πηγή διαταραχής: fcn=kT×(χαμηλή συχνότητα διαταραχής στο σύστημα); Πιστολήπτης: fcn=kRX(χαμηλή συχνότητα διαταραχής στο ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον).

Στον τύπο, τα kT και kR προσδιορίζονται σύμφωνα με τις απαιτήσεις ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας και γενικά λαμβάνουν 1/3 ή 1/5.η συχνότητα διακοπής του θορύβου θορύβου τροφοδοσίας ή του φίλτρου εξόδου τροφοδοσίας είναι fen=20~30kHz (όταν η συχνότητα τροφοδοσίας διακόπτη f είναι 100kHz)Η συχνότητα διακοπής του θορύβου του σήματος είναι fcn=10~30MHz (για εξοπλισμό πληροφορικής με ταχύτητα μετάδοσης 100Mbps).

Επιπλέον, για συσκευές με ειδικές μορφές κυμάτων ρεύματος εισόδου, such as power input circuits connected to direct rectification and capacitor filtering (this is usually the case for switching power supplies and electronic ballasts without power factor correction (PFC)), η συχνότητα διακοπής θορύβου fcn μπορεί να είναι χαμηλότερη για να φιλτράρει την 2~40η αρμονική παρεμβολή αγωγιμότητας του ρεύματος.Η Ομοσπονδιακή Επιτροπή Επικοινωνιών (FCC) των Ηνωμένων Πολιτειών ορίζει ότι η αρχική συχνότητα της ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής είναι 300kHz; η Διεθνής Ειδική Επιτροπή για τις Ραδιοσύνδεσεις (CISPR) ορίζει ότι είναι 150kHz· και το στρατιωτικό πρότυπο των ΗΠΑ ορίζει ότι είναι 10kHz.

2Συνοριακό φίλτρο θορύβου

Όταν το θόλωμα εισάγεται στο κύκλωμα, το αποτέλεσμα καταστολής θορύβου που παρέχει εξαρτάται όχι μόνο από το μέγεθος της αντίστασης θόλωσης ZF,αλλά και στην αντίσταση πριν και μετά το κύκλωμα όπου βρίσκεται το θόλωμα (Η ανάλυση δικτύου επισημαίνει ότι εντός του εύρους των συχνοτήτων λειτουργίας, η παρεμπόδιση εισόδου και εξόδου της γραμμής μεταφοράς ταιριάζουν,που μπορεί να μεγιστοποιήσει τη μετάδοση ισχύος σήματοςΓια τον θόρυβο, φυσικά σκεφτόμαστε να τοποθετήσουμε ένα φίλτρο θορύβου για να κάνουμε την παρεμπόδιση εισόδου και εξόδου του να μην ταιριάζει εντός της περιοχής συχνότητας θορύβου για να ελαχιστοποιήσουμε την καταστολή του θορύβου.

Ως εκ τούτου, η επιλογή της δομής και των εξαρτημάτων του φίλτρου θορύβου εξαρτάται από την αντίσταση της πηγής και την αντίσταση φορτίου του κυκλώματος όπου βρίσκεται το φίλτρο θορύβου.Το φίλτρο κατά των ΗΜΙ είναι στην πραγματικότητα ένα φίλτρο μη συμμόρφωσης θορύβου.Εδώ, προτείνουμε ειδικά την έννοια της ασυμφωνίας θορύβου για να διευκολύνουμε την ανάλυση της αλληλεπίδρασης μεταξύ θορύβου και φίλτρων θορύβου (βλέπε το τμήμα των αρχών εφαρμογής παρακάτω).

Σχήμα 1 Βασικό κύκλωμα φίλτρου θορύβου

Τα κυκλώματα φίλτρου θορύβου χρησιμοποιούν συνήθως δομές κυκλώματος σε σχήμα X, σε σχήμα T, σε σχήμα L και τους συνδυασμούς τους για να κάνουν φίλτρα χαμηλής διέλευσης.,για τον θόρυβο υψηλής συχνότητας, η σχήμα n μπορεί να παρέχει χαμηλή παρεμπόδιση εισόδου και εξόδου, η οποία είναι κατάλληλη για περιπτώσεις όπου η παρεμπόδιση της πηγής και η παρεμπόδιση φορτίου του κυκλώματος είναι υψηλές·η δομή σε σχήμα Τ μπορεί να παρέχει υψηλή παρεμπόδιση εισόδου και εξόδου, το οποίο είναι κατάλληλο για περιπτώσεις όπου η αντίσταση της πηγής και η αντίσταση φορτίου του κυκλώματος είναι χαμηλές·η δομή σε σχήμα L μπορεί να παρέχει υψηλή παρεμπόδιση εισόδου και χαμηλή παρεμπόδιση εξόδου (ή αντίστροφα), το οποίο είναι κατάλληλο για περιπτώσεις όπου η αντίσταση της πηγής και η αντίσταση φορτίου του κυκλώματος είναι χαμηλές (ή αντίστροφα).Ο προσδιορισμός των τιμών L και C των συστατικών του φίλτρου πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις του κυκλώματος για απώλεια εισαγωγής στην συχνότητα θορύβου, και μπορεί να υπολογιστεί κατά προσέγγιση ως εξής:

L=Z/(2I×fc), C=1/(2n×fe×Z)

Το Z είναι η αντίσταση θορύβου, η αντίσταση εισόδου ή εξόδου του φίλτρου.Γιατί για συχνότητες μέχρι και 100kHz και τις αρμονικές τηςΓια να διευκολυνθούν οι υπολογισμοί σχεδιασμού, η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για την ανάλυση των επιπτώσεων του φίλτρου θορύβου.τα χαρακτηριστικά συχνότητας αντίστασης ενός πραγματικού πυκνωτή και η μέθοδος υπολογισμού της επαγωγικότητας μολύβδου δίνονται κατωτέρωΛαμβάνοντας υπόψη την επίδραση της απώλειας του πυκνωτή και της επαγωγικότητας μολύβδου, τα χαρακτηριστικά του πραγματικού ισοδύναμου κυκλώματος του πυκνωτή και της συχνότητας αντίστασης εμφανίζονται στο σχήμα 2.

Η επαγωγικότητα μολύβδου υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο:

Δελτίο ΕΚ 6-1994, σημείο 2.1.

όπου d είναι η διάμετρος του καλωδίου (cm), 1 είναι το μήκος του καλωδίου (cm) και L είναι η επαγωγικότητα (uH).

Για παράδειγμα, ένα καλώδιο 0,31mm με μήκος 1=1cm, L=0,0077uH, όταν η συχνότητα είναι 1MHz, Z=0.0499· όταν η συχνότητα είναι 100MHz, Z=4.99Όταν 1=2cm, L=0.0182uH, όταν η συχνότητα είναι 100MHz, Z=11.44 ohms.

3Αρχή εφαρμογής φίλτρου θορύβου

Η μέθοδος ή η διαδικασία επιλογής και χρήσης φίλτρων θορύβου σύμφωνα με τις απαιτήσεις ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας δεν είναι μοναδική.Αυτό θα πρέπει να επιλυθεί ως μέρος της διαδικασίας σχεδιασμού της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας στον ηλεκτρικό σχεδιασμόΩστόσο, πριν από τον σχεδιασμό και τη χρήση φίλτρων θορύβου, είναι χρήσιμο να κατανοήσουμε τον τρόπο διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών διαταραχών, το εύρος συχνότητας θορύβου,και ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον του ενσωματωμένου κυκλώματος.

Υπάρχουν περίπου δύο τρόποι διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών διαταραχών:

Το ένα είναι διασταυρώσεις και το άλλο είναι ακτινοβολία. The board-mounted noise filter used to improve the circuit noise tolerance can be designed to work in a certain frequency band within the frequency range of 9kHz~1780MHz (according to the relevant electromagnetic compatibility standards)Σε γενικές γραμμές, μπορεί να θεωρηθεί ότι: το τμήμα χαμηλής συχνότητας θορύβου εκδηλώνεται ως διερχόμενη παρεμβολή (παρενόχληση),και το φίλτρο θορύβου βασίζεται κυρίως στην επαγωγική αντιδραστικότητα του θορύβου για να παρέχει καταστολή θορύβουΣτο υψηλό άκρο της συχνότητας θορύβου, η ισχύς του ρύχου που διοχετεύεται απορροφάται από την αντίστοιχη αντίσταση του θορύβου και παρακάμπτονται από την κατανεμημένη χωρητικότητα.Η ακτινοβολούμενη διαταραχή γίνεται η κύρια μορφή παρεμβολής.

Η ακτινοβολούμενη διαταραχή προκαλεί θορυβώδη ρεύμα σε κοντινά εξαρτήματα και καλώδια, και σε σοβαρές περιπτώσεις μπορεί να προκαλέσει αυτοεξάγερση του κυκλώματος,που γίνεται πιο εμφανής στην περίπτωση μικρών και υψηλής πυκνότητας συναρμολόγησης συστατικών κυκλωμάτωνΟι περισσότερες συσκευές αντι-EMI εισάγονται στο κύκλωμα ως φίλτρα χαμηλής διέλευσης για την καταστολή ή την απορρόφηση των παρεμβολών θορύβου.η συχνότητα διακοπής του φίλτρου fcn μπορεί να σχεδιαστεί ή να επιλεγείΌπως αναφέρθηκε παραπάνω, το φίλτρο θορύβου εισάγεται στο κύκλωμα ως αντίστοιχο θορύβου.Χρησιμοποιώντας την έννοια της ασυμφωνίας θορύβου, η λειτουργία του φίλτρου μπορεί να κατανοηθεί ως εξής: μέσω του φίλτρου θορύβου, ο θόρυβος μπορεί να μειώσει το επίπεδο παραγωγής θορύβου λόγω της διαίρεσης της τάσης (αδυνάμωση) ·ή να απορροφήσει την ισχύ θορύβου λόγω πολλαπλών αντανακλάσεων· ή καταστρέφουν τις παρασιτικές συνθήκες ταλάντευσης λόγω αλλαγών φάσης του καναλιού, βελτιώνοντας έτσι την ανοχή θορύβου του κυκλώματος.

Επιπλέον, κατά τον σχεδιασμό και τη χρήση των αντι-EMI συσκευών πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα ακόλουθα ζητήματα:

(1) Κατανοούν το ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον και επιλέγουν εύλογα το εύρος συχνοτήτων.

(2) Αν υπάρχει συνεχής ή ισχυρός εναλλασσόμενος ρεύμα στο κύκλωμα όπου βρίσκεται το φίλτρο θορύβου για να αποφευχθεί η αποτυχία κορεσμού του πυρήνα της συσκευής·

(3) Κατανοήστε το μέγεθος και τις ιδιότητες της παρεμπόδισης πριν και μετά το κύκλωμα εισαγωγής για να επιτευχθεί η ασυμφωνία θορύβου.και είναι κατάλληλο για χρήση υπό χαμηλή αντίσταση πηγής και αντίσταση φορτίου;

(4) Προσέξτε την επαγωγική παρεμβολή x που παράγεται από την κατανεμημένη χωρητικότητα και τα παρακείμενα συστατικά και καλώδια.

(5) Ελέγχεται η αύξηση της θερμοκρασίας της συσκευής, η οποία γενικά δεν υπερβαίνει τους 60 °C.