Typowe problemy podczas testowania EMI zasilaczy impulsowych

Obecnie coraz większą uwagę przykuwa problem kompatybilności elektromagnetycznej produktów elektronicznych. Szczególnie rozwinięte kraje na świecie stworzyły kompletny system kompatybilności elektromagnetycznej. W tym samym czasie nasz kraj również tworzy zgodność elektromagnetyczna system. Dlatego realizacja Testy EMI produktów to paszport do wejścia na międzynarodowy rynek. LISUN System testowy EMI EMI-9KB w pełni spełnia CISPR15:2018, CISPR16-1, GB17743, FCC, EN55015 i EN55022.

W przypadku zasilacza impulsowego, ponieważ rura przełączająca i rura prostownikowa działają w warunkach wysokiego prądu i wysokiego napięcia, będą wytwarzać silne zakłócenia elektromagnetyczne w świecie zewnętrznym, więc emisja przewodzenia i emisja promieniowania elektromagnetycznego zasilacza impulsowego są większe trudne niż inne produkty. Aby osiągnąć kompatybilność elektromagnetyczną, ale jeśli mamy jasne zrozumienie zasady zakłóceń elektromagnetycznych generowanych przez przełączanie zasilaczy, nie jest trudno znaleźć odpowiednie środki zaradcze w celu zmniejszenia poziomu emisji przewodzonej i emisji promieniowanej do odpowiedniego poziomu w celu uzyskania kompatybilności elektromagnetycznej projekt.

Mechanizm generowania i sposób propagacji zakłóceń elektromagnetycznych w zasilaczach impulsowych
Wysoka zdolność przełączania urządzeń przełączających moc jest główną przyczyną zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) w zasilaczach impulsowych. Wzrost częstotliwości przełączania zmniejsza z jednej strony rozmiar i wagę zasilacza, a prowadzi do poważniejszych EMI z drugiej strony. Interferencja elektromagnetyczna w zasilaczach impulsowych dzieli się na dwa typy: przewodzone zakłócenia i promieniowanie interferencyjne. Zazwyczaj przewodzone zakłócenia jest lepiej analizowany, a teorię obwodów i wiedzę matematyczną można łączyć w celu badania charakterystyk różnych elementów w zakresie zakłóceń elektromagnetycznych; ale w przypadku zakłóceń promieniowanych, ze względu na kompleksowy wpływ różnych źródeł zakłóceń w obwodzie, wiąże się to również z teorią pola elektromagnetycznego, trudniej jest je analizować. Mechanizm tych dwóch interferencji zostanie pokrótce przedstawiony poniżej. Zakłócenia przewodzone można podzielić na zakłócenia w trybie wspólnym (Common Mode-CM) i zakłócenia w trybie różnicowym (Differential Mode-DM). Ze względu na występowanie parametrów pasożytniczych oraz włączanie i wyłączanie urządzeń przełączających o wysokiej częstotliwości w zasilaczu impulsowym, zasilacz impulsowy generuje na swoim wejściu duże zakłócenia w trybie wspólnym i w trybie różnicowym (tj. po stronie sieci AC).

Zakłócenia w trybie wspólnym (CM)
Gdy przetwornica pracuje z wysoką częstotliwością, ze względu na wysokie dv/dt, wzbudzana jest pojemność pasożytnicza pomiędzy cewkami transformatora oraz pomiędzy lampą przełączającą a radiatorem, co powoduje zakłócenia w trybie wspólnym.
Zgodnie z zasadą interferencji w trybie wspólnym, w zastosowaniach praktycznych często stosuje się następujące metody tłumienia:
1. Zoptymalizuj układ elementów obwodu, aby zminimalizować pojemności pasożytnicze i sprzęgające.
2. Opóźnij czas włączenia i wyłączenia przełącznika. Jest to jednak niezgodne z trendem zasilaczy impulsowych wysokiej częstotliwości.
3. Zastosuj obwód tłumiący, aby spowolnić tempo zmian dv/dt.

Zakłócenia w trybie różnicowym (DM)
Prąd w konwerterze przełączającym jest przełączany z wysoką częstotliwością, co skutkuje wysokim di/dt na wejściowych i wyjściowych kondensatorach filtrujących, to znaczy, że napięcie zakłócające jest indukowane na równoważnej indukcyjności lub impedancji kondensatora filtrującego. W tym czasie wystąpią zakłócenia w trybie różnicowym. Dlatego wybór wysokiej jakości kondensatorów filtrujących (odpowiednia indukcyjność lub impedancja jest bardzo niska) może zredukować zakłócenia w trybie różnicowym.

Generowanie i propagacja zakłóceń promieniowanych
Zakłócenia promieniowania można dalej podzielić na interferencję pola bliskiego (odległość między punktem pomiarowym a źródłem pola <λ/6 (λ jest długością fali interferencyjnej fali elektromagnetycznej)) i interferencję pola dalekiego (odległość między punktem pomiarowym a źródłem pola>λ/6 ). Zgodnie z teorią pola elektromagnetycznego Maxwella, zmieniający się prąd w przewodniku wytwarza zmieniające się pole magnetyczne w otaczającej go przestrzeni, które z kolei wytwarza zmienne pole elektryczne, zgodne z równaniami Maxwella. Wielkość i częstotliwość tego zmiennego prądu determinują wielkość i zasięg generowanego pola elektromagnetycznego. W badaniach promieniowania antena jest źródłem promieniowania elektromagnetycznego. W obwodzie zasilania impulsowego elementy i połączenia w obwodzie głównym można uznać za antenę, którą można analizować stosując teorię dipola elektrycznego i dipola magnetycznego. W analizie diody, lampy przełączające, kondensatory itp. można uznać za dipole elektryczne; cewki indukcyjne można uznać za dipole magnetyczne, a następnie można przeprowadzić wszechstronną analizę z odpowiednią teorią pola elektromagnetycznego.

Podczas pracy zasilacza impulsowego jego wewnętrzne przebiegi napięcia i prądu narastają i opadają w bardzo krótkim czasie. Dlatego sam zasilacz impulsowy jest źródłem szumów. Zakłócenia generowane przez zasilacz impulsowy można podzielić na dwa typy: zakłócenia szczytowe i zakłócenia harmoniczne w zależności od rodzaju źródła zakłóceń; jeśli jest podzielony zgodnie ze ścieżką sprzężenia, można go podzielić na dwa typy: zakłócenia przewodzenia i zakłócenia promieniowania. Podstawowym sposobem zapobiegania uszkodzeniom układu elektronicznego i sieci zasilającej przez zakłócenia generowane przez zasilacz jest osłabienie źródła szumu lub odcięcie ścieżki sprzężenia między szumem zasilania a układem elektronicznym i siecią energetyczną .

Wyjaśnij osobno w zależności od źródła zakłóceń
1. Zakłócenia spowodowane przez czas powrotu wstecznego diody
Napięcie wejściowe AC jest przekształcane w sinusoidalne napięcie pulsujące przez mostek prostownika diody mocy, a następnie staje się napięciem stałym po wygładzeniu przez kondensator, ale przebieg prądu kondensatora nie jest falą sinusoidalną, ale falą impulsową. Z przebiegu prądu widać, że prąd zawiera wyższe harmoniczne. Do sieci energetycznej wpływa duża ilość składowych harmonicznych prądu, powodując zanieczyszczenie sieci harmonicznymi. Ponadto, ponieważ prąd jest falą impulsową, zmniejsza się wejściowy współczynnik mocy zasilacza. Gdy dioda prostownicza w obwodzie prostownika wysokiej częstotliwości przewodzi do przodu, płynie duży prąd do przodu. Gdy zostanie on wyłączony przez napięcie odwrotnej polaryzacji, z powodu nagromadzenia większej liczby nośników w złączu PN, przenoszący prąd Przez pewien czas, zanim nośnik zniknie, prąd będzie płynął w przeciwnym kierunku, powodując ostry spadek wstecznego prądu powrotnego zaniku nośnika i duża zmiana prądu (di/dt).

2. Zakłócenia harmoniczne generowane, gdy działa rura przełączająca
Gdy rurka włącznika zasilania jest włączona, płynie duży prąd pulsacyjny. Na przykład przebieg prądu wejściowego typu forward, typu push-pull i konwertera typu mostkowego jest w przybliżeniu falą prostokątną, gdy obciążenie rezystancyjne zawiera obfite składowe harmoniczne wyższego rzędu. Gdy stosowane jest przełączanie zerowym prądem i zerowym napięciem, to zakłócenia harmoniczne będą minimalne. Ponadto nagła zmiana prądu spowodowana indukcyjnością upływu uzwojenia transformatora wysokiej częstotliwości podczas okresu wyłączenia lampy przełącznika zasilania również spowoduje zakłócenia szczytowe.

3. Zakłócenia spowodowane przez obwód wejściowy AC
Rura prostownikowa na końcu wejściowym zasilacza impulsowego bez transformatora częstotliwości zasilania spowoduje drgania tłumione o wysokiej częstotliwości podczas okresu powrotu do normalnego stanu i spowoduje zakłócenia. Zakłócenia szczytowe i energia zakłóceń harmonicznych generowana przez zasilacz impulsowy, zakłócenia tworzone przez linie wejściowe i wyjściowe zasilacza impulsowego nazywane są zakłóceniami przewodzenia; a energia oscylacji harmonicznej i pasożytniczej, gdy będzie propagowana przez linie wejściowe i wyjściowe, będzie znajdować się w przestrzeni. Generuj pola elektryczne i magnetyczne. Ta ingerencja generowana przez Promieniowanie elektromagnetyczne nazywa się interferencją promieniowaną.

4. Inne powody
Pasożytnicze parametry komponentów i schematyczny projekt zasilacza impulsowego nie są doskonałe. Okablowanie płytki drukowanej (PCB) jest zwykle układane ręcznie, co ma dużą losowość. Zakłócenia bliskiego pola PCB są duże, a instalacja i nieuzasadnione umieszczenie i orientacja spowodują Zakłócenia EMI. Zwiększa to trudność wyodrębnienia parametrów dystrybucji PCB i oszacowania zakłóceń bliskiego pola.

Reakcja szumu architektury Flyback na widmo
• Oscylacja generowana przy 0.15 MHz to interferencja spowodowana trzecią harmoniczną częstotliwości przełączania;
• Oscylacja generowana przy 0.2 MHz to interferencja spowodowana superpozycją czwartej harmonicznej częstotliwości przełączania i fali podstawowej oscylacji Mosfet 4 (2 kHz); więc ta część jest silniejsza;
• Oscylacja generowana przy 0.25 MHz jest zakłóceniem powodowanym przez 5. harmoniczną • częstotliwości przełączania;
• Oscylacja generowana przy 0.35 MHz to interferencja spowodowana siódmą harmoniczną częstotliwości przełączania;
• Oscylacja generowana przy 0.39MHz to interferencja spowodowana superpozycją 8-tej harmonicznej częstotliwości przełączania i fali podstawowej oscylacji Mosfet 2 (190.5KHz);
• Oscylacja generowana przy 1.31MHz jest interferencją wywołaną falą podstawową oscylacji diody 1 (1.31MHz);
• Oscylacja generowana przy częstotliwości 3.3 MHz to interferencja spowodowana falą podstawową oscylacji Mosfet 1 (3.3 MHz);

Charakterystyka zasilacza impulsowego EMI
Jako urządzenie do konwersji energii działające w stanie przełączania, szybkości zmian napięcia i prądu zasilacza impulsowego są bardzo wysokie, a intensywność zakłóceń jest stosunkowo duża; źródła zakłóceń są skoncentrowane głównie w okresie przełączania zasilania i podłączony do niego promiennik i transformator wysokiego poziomu. Lokalizacja źródła zakłóceń obwodu jest stosunkowo jasna; częstotliwość przełączania nie jest wysoka (od kilkudziesięciu kiloherców do kilku megaherców), a głównymi formami zakłóceń są zakłócenia przewodzone i zakłócenia bliskiego pola; a ścieżki płytki drukowanej (PCB) są zwykle okablowane ręcznie. Ma większą losowość, co zwiększa trudność wyodrębnienia parametrów dystrybucji PCB i zakłóceń bliskiego pola.

Środki zapobiegające EMI podczas projektowania zasilaczy impulsowych
• Zminimalizuj obszar folii miedzianej PCB dla węzłów obwodów szumowych, takich jak dren, kolektor, węzły uzwojenia pierwotnego i wtórnego rur przełączników itp.;
• Utrzymuj zaciski wejściowe i wyjściowe z dala od elementów zakłócających, takich jak owijki przewodów transformatora, rdzenie transformatorów, radiatory lamp przełączników itp.;
• Trzymaj hałaśliwe elementy (takie jak nieekranowane owijki przewodów transformatora, nieekranowane rdzenie transformatora i przełączniki itp.) z dala od krawędzi obudowy, która podczas normalnej pracy prawdopodobnie znajduje się blisko zewnętrznego przewodu uziemiającego;
• Jeśli transformator nie jest ekranowany przez pole elektryczne, ekran i radiator należy trzymać z dala od transformatora;
• Zminimalizować obszar następujących pętli prądowych: prostowniki wtórne (wyjściowe), aparaty łączeniowe pierwotne mocy, linie napędowe bramki (bazy), prostowniki pomocnicze;
• Nie należy mieszać pętli sprzężenia zwrotnego przemiennika bramki (bazy) z głównym obwodem przełącznika lub pomocniczym obwodem prostownika;
• Dostosuj i zoptymalizuj wartość rezystancji tłumienia, aby nie generowała dźwięku dzwonienia w czasie martwym przełącznika;
• Zapobiegaj nasyceniu cewki filtra EMI;
• Trzymaj węzły obrotowe i elementy obwodu wtórnego z dala od ekranu obwodu pierwotnego lub radiatora wyłącznika;
• Trzymaj węzły kołyskowe obwodu pierwotnego i korpusy komponentów z dala od ekranów lub radiatorów;
• Umieść filtr EMI dla wejścia wysokiej częstotliwości blisko kabla wejściowego lub końcówki złącza;
• Utrzymuj filtr EMI wyjścia wysokiej częstotliwości w pobliżu zacisków przewodów wyjściowych;
• Zachowaj pewną odległość między folią miedzianą PCB po przeciwnej stronie filtra EMI a korpusem komponentu; umieścić kilka rezystorów na linii prostownika cewki pomocniczej; podłączyć rezystory tłumiące równolegle do cewki pręta magnetycznego; połączyć oba końce wyjściowego filtra RF równolegle Rezystancja tłumienia;
• Dopuszcza się umieszczenie w konstrukcji PCB kondensatora ceramicznego 1nF/500V lub szeregu rezystorów, które są połączone przez pierwotny statyczny koniec transformatora i uzwojenie pomocnicze;
• Trzymaj filtr EMI z dala od transformatora mocy, szczególnie na końcu owinięcia;
• Jeśli powierzchnia płytki jest wystarczająca, można pozostawić na płytce kołki do uzwojeń ekranu i miejsce do umieszczenia tłumików RC, a tłumiki RC można podłączyć na obu końcach uzwojeń ekranu;
• Umieścić mały promieniowy kondensator ołowiowy (Miller, 10 pikofaradów/1 kV) między drenem a bramką przełączającego FET mocy, jeśli pozwala na to miejsce;
• Umieść mały tłumik RC na wyjściu DC, jeśli pozwala na to miejsce;
• Nie należy umieszczać gniazdka AC na radiatorze głównego wyłącznika.

Środki zaradcze EMI w promieniowaniu
Nadmierny szum szerokopasmowy w paśmie częstotliwości 30-300 MHz
1. Sprawdź, dodając oddzielający pierścień magnetyczny (może być otwierany i zamykany) na linii energetycznej. Jeśli jest poprawa, oznacza to, że jest to związane z linią energetyczną. Stosowane są następujące metody prostowania: Jeśli urządzenie posiada wbudowany filtr, sprawdź, czy uziemienie filtra jest prawidłowe. Dobrze, czy przewód uziemiający jest jak najkrótszy;

2. Uziemienie filtra z metalową obudową najlepiej jest bezpośrednio przez duży obszar połączenia między obudową a ziemią. Sprawdź, czy linie wejściowe i wyjściowe filtra są blisko siebie. Odpowiednio wyreguluj pojemność kondensatora X/Y, indukcyjność trybu różnicowego i indukcyjność cewki dławika trybu wspólnego; zwróć uwagę na kwestie bezpieczeństwa podczas regulacji kondensatora Y; zmiana parametrów może poprawić promieniowanie określonego odcinka, ale doprowadzi do innych zmian częstotliwości. Słabo, więc musisz wciąż próbować znaleźć najlepszą kombinację. Jest to dobry sposób na odpowiednie zwiększenie wartości rezystancji na elektrodzie wyzwalającej; można go również skutecznie zmniejszyć, podłączając mały kondensator do kolektora tranzystora przełączającego (lub drenu tranzystora MOS) lub prostownika wyjścia wtórnego do uziemienia szumu przełączania wspólnego.

3. Płytka zasilacza impulsowego musi kontrolować obszar powrotu każdej pętli podczas okablowania PCB, co może znacznie zmniejszyć promieniowanie w trybie różnicowym. Dodaj kondensatory 104/103 do ścieżek zasilania PCB w celu odsprzęgnięcia zasilania; podczas okablowania płyty wielowarstwowej płaszczyzna zasilania i płaszczyzna uziemienia muszą znajdować się blisko siebie; ustaw pierścień magnetyczny na linii energetycznej w celu porównania i weryfikacji, który można później dodać na pojedynczej płytce. Aby to osiągnąć, stosuje się cewki indukcyjne trybu wspólnego lub na kablu wtryskuje się pierścień magnetyczny. Długość linii L wejściowej linii AC powinna być jak najkrótsza; wewnątrz sprzętu ekranującego, czy w pobliżu otworów znajduje się źródło zakłóceń; czy na połączenia zakładkowe elementów konstrukcyjnych natryskiwana jest farba izolacyjna, należy użyć płótna ściernego do wytarcia farby izolacyjnej w celu przeprowadzenia testu porównawczego. Sprawdź, czy śruba uziemiająca jest spryskana farbą izolującą i czy uziemienie jest dobre.

Lisun Firma Instruments Limited została znaleziona przez LISUN GROUP w 2003 roku. LISUN system jakości został ściśle certyfikowany przez ISO9001: 2015. Jako członek CIE, LISUN produkty są projektowane w oparciu o normy CIE, IEC i inne normy międzynarodowe lub krajowe. Wszystkie produkty przeszły certyfikat CE i zostały uwierzytelnione przez zewnętrzne laboratorium.

Naszymi głównymi produktami są Goniofotometr, Integracja Kuli, Spektroradiometr, Generator przepięć, Pistolety do symulatorów ESD, Odbiornik EMI, Sprzęt testowy EMC, Tester bezpieczeństwa elektrycznego, izba środowiska, izba Temperatura, Komora klimatyczna, Komora termiczna, Test w komorze solnej, Komora do badania pyłu, Wodoodporny test, Test RoHS (EDXRF), Test świecącego drutu i Test płomienia igłowego.

Skontaktuj się z nami, jeśli potrzebujesz wsparcia.
Dział techniczny: Service@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8615317907381
Dział sprzedaży: Sales@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tagi:EMI-9KA , EMI-9KB