Elektromagnetische compatibiliteitstechnologie van schakelende voeding
De redenen voor de problemen met de elektromagnetische compatibiliteit die worden veroorzaakt door schakelende voedingen zijn behoorlijk ingewikkeld omdat ze werken onder schakelomstandigheden met hoge spanning en hoge stroom. Wat de elektromagnetische eigenschappen van de hele machine betreft, zijn er voornamelijk gemeenschappelijke impedantiekoppeling, lijn-naar-lijnkoppeling, elektrische veldkoppeling, magnetische veldkoppeling en elektromagnetische golfkoppeling. De gemeenschappelijke impedantiekoppeling is voornamelijk de elektrische gemeenschappelijke impedantie tussen de storingsbron en het gestoorde lichaam, waardoor het stoorsignaal het gestoorde lichaam binnenkomt. Line-to-line-koppeling is voornamelijk het onderling koppelen van draden of PCB-lijnen die door parallelle bedrading storende spanning en stroom genereren. De elektrische veldkoppeling is voornamelijk te wijten aan het bestaan van het potentiaalverschil, dat de veldkoppeling van het geïnduceerde elektrische veld naar het verstoorde lichaam genereert. Magnetische veldkoppeling verwijst voornamelijk naar de koppeling van het laagfrequente magnetische veld dat wordt gegenereerd in de buurt van de hoogspanningspulsstroomleiding naar het storende object. Elektromagnetische veldkoppeling is voornamelijk te wijten aan de hoogfrequente elektromagnetische golven die worden gegenereerd door pulserende spanning of stroom die door de ruimte naar buiten straalt, en koppeling met het overeenkomstige verstoorde lichaam. In feite is elke koppelingsmethode niet strikt te onderscheiden, maar de nadruk ligt anders.
In de schakelende voeding werkt de hoofdstroomschakelbuis in een hoogfrequente schakelmodus bij een zeer hoge spanning. De schakelspanning en schakelstroom liggen dicht bij blokgolven. Uit de spectrumanalyse blijkt dat het blokgolfsignaal rijke harmonischen van hoge orde bevat. Het frequentiespectrum van de hogere harmonische kan meer dan 1000 keer de blokgolffrequentie bereiken. Tegelijkertijd worden vanwege de lekinductantie en de verdeelde capaciteit van de vermogenstransformator en de niet-ideale werktoestand van het hoofdstroomschakelapparaat vaak hoogfrequente en hoogspanningspiekharmonische oscillaties gegenereerd wanneer de hoge frequentie wordt in- of uitgeschakeld . De hogere harmonischen die door de harmonische oscillatie worden gegenereerd, worden via de verdeelde capaciteit tussen de schakelbuis en de straler naar het interne circuit gestuurd of via de straler en de transformator naar de ruimte uitgestraald. Schakeldioden die worden gebruikt voor gelijkrichting en vrijloop zijn ook een belangrijke oorzaak van hoogfrequente storingen. Omdat de rectificatie- en vrijloopdiodes werken in een hoogfrequente schakeltoestand, zorgt het bestaan van de parasitaire inductantie van de leiding van de diode, het bestaan van de junctiecapaciteit en de invloed van de omgekeerde herstelstroom ervoor dat deze werkt bij een zeer hoge spanning en huidige veranderingstarief, en produceer oscillaties met hoge frekwentie. De rectificatie- en vrijloopdiodes bevinden zich over het algemeen dichter bij de uitgangslijn van de voeding en de hoogfrequente storingen die hierdoor worden gegenereerd, worden hoogstwaarschijnlijk via de DC-uitgangslijn overgedragen. Om de arbeidsfactor te verbeteren, maakt de schakelende voeding gebruik van een actief vermogensfactorcorrectiecircuit. Tegelijkertijd wordt een groot aantal zachte schakeltechnologieën gebruikt om de efficiëntie en betrouwbaarheid van het circuit te verbeteren en de elektrische belasting van het vermogensapparaat te verminderen. Onder hen wordt nulspanning, nulstroom of nulspanning / nulstroomschakeltechnologie het meest gebruikt. Deze technologie vermindert de elektromagnetische storing die wordt veroorzaakt door schakelapparaten aanzienlijk. De meeste zacht schakelende niet-destructieve absorptiecircuits gebruiken echter L en C voor energieoverdracht en gebruiken de unidirectionele geleidbaarheid van diodes om unidirectionele energieconversie te realiseren. Daarom worden de diodes in de resonantiekring een belangrijke bron van elektromagnetische storing.
Schakelende voedingen gebruiken over het algemeen inductoren en condensatoren voor energieopslag om L- en C-filtercircuits te vormen om differentiële en common-mode storingssignalen te filteren. Door de verdeelde capaciteit van de inductiespoel wordt de zelfresonantiefrequentie van de inductiespoel verminderd, zodat een groot aantal hoogfrequente stoorsignalen door de inductiespoel gaan en zich naar buiten voortplanten langs de wisselstroomleiding of de gelijkstroomuitgang lijn. Naarmate de frequentie van het storingssignaal toeneemt, leidt het effect van de loodinductantie van de filtercondensator tot een continue afname van de capaciteit en het filtereffect, en zelfs tot veranderingen in condensatorparameters, wat ook een oorzaak is van elektromagnetische storing.
Oplossingen voor elektromagnetische compatibiliteit
Vanuit het perspectief van de drie elementen van elektromagnetische compatibiliteit kunnen we, om het probleem van elektromagnetische compatibiliteit van schakelende voedingen op te lossen, uitgaan van drie aspecten: ten eerste, het door de storingsbron gegenereerde storingssignaal verminderen; ten tweede, snijd het voortplantingspad van het storingssignaal af; ten derde, verbeter het anti-intimidatievermogen van het geteisterde lichaam. Bij het oplossen van de interne compatibiliteit van de schakelende voeding kunnen de bovenstaande drie methoden uitgebreid worden gebruikt, op basis van de kosten-batenverhouding en het gemak van implementatie. Daarom kunnen externe storingen die worden veroorzaakt door schakelende voedingen, zoals harmonische stromen in het elektriciteitsnet, geleidingsstoringen in het elektriciteitsnet en stralingsstoringen in het elektromagnetische veld, alleen worden opgelost door de storingsbron te verminderen. Enerzijds kan het het ontwerp van het ingangs-/uitgangsfiltercircuit verbeteren, de prestaties van het APFC-circuit verbeteren, de spannings- en stroomveranderingssnelheid van de schakelbuis, gelijkrichter en vrijloopdiode verminderen en verschillende topologieën voor zachte schakelcircuits toepassen en controlemethoden, enz.; de andere Aan de ene kant, versterk het afschermingseffect van de behuizing, verbeter de spleetlekkage van de behuizing en voer een goede aardingsbehandeling uit. Voor externe anti-storingsmogelijkheden (zoals spanningspieken en blikseminslagen) moeten de bliksembeveiligingsmogelijkheden van de AC-invoer- en DC-uitvoerpoorten worden geoptimaliseerd. Gewoonlijk wordt de gecombineerde golfvorm van een blikseminslag van 1,2/50 μs nullastspanning en 8/20 μs kortsluitstroom, vanwege de kleine energie, meestal opgelost door zinkoxidevaristoren en gasvierkante elektrische buizen te combineren. Gebruik voor elektrostatische ontlading, meestal in het kleine signaalcircuit van de communicatiepoort en de besturingspoort, TVS-buis en bijbehorende aardingsbeveiliging, vergroot de elektrische afstand tussen het kleine signaalcircuit en het chassis, enz. om apparaten met anti- op te lossen of te selecteren statische storing. Het snelle voorbijgaande signaal bevat een zeer breed frequentiespectrum en kan gemakkelijk in het regelcircuit worden ingevoerd in de vorm van een gemeenschappelijke modus. Dezelfde methode als antistatisch wordt gebruikt om de gedistribueerde capaciteit van de common-mode inductantie te verminderen en de common-mode signaalfiltering van het ingangscircuit te versterken (plus Common mode-condensatoren of ferrietkernen met insertieverlies, enz.) om de immuniteit te verbeteren van het systeem.
Om de interne verstoring van de schakelende voeding te verminderen, zijn eigen elektromagnetische compatibiliteit te realiseren en de stabiliteit en betrouwbaarheid van de schakelende voeding te verbeteren, moeten de volgende aspecten worden gestart:
①Let op de juiste verdeling van de PCB-bedrading van het digitale circuit en het modulecircuit;
②Ontkoppeling van de voeding van het digitale circuit en het analoge circuit;
③Single-point aarding van digitale circuits en analoge circuits, single-point aarding van high-current circuits en low-current circuits, met name stroom- en spanningsbemonsteringscircuits, om gemeenschappelijke weerstandsverstoring en de invloed van aardringen te verminderen. Let bij het bedraden op de afstand tussen aangrenzende lijnen en signaaleigenschappen, vermijd overspraak, verklein het gebied omringd door het uitgangsgelijkrichtercircuit, het vrijloopdiodecircuit en het aftakfiltercircuit, verminder de lekkage van de transformator, de verdeelde capaciteit van de filterinductor en gebruik filtercondensatoren met hoge resonantiefrequenties.
