Szczegółowa analiza pomiaru odbiornika testowego EMI

1. Wstęp
Wraz z szybkim rozwojem nowoczesnej nauki i techniki coraz szerzej stosowana jest elektronika, energoelektronika i sprzęt elektryczny. Sygnały elektromagnetyczne o dużej gęstości i szerokim spektrum generowane przez nie podczas pracy wypełniają całą przestrzeń, tworząc złożone środowisko elektromagnetyczne. Złożone środowisko elektromagnetyczne wymaga, aby sprzęt elektroniczny i zasilacze miały wyższą kompatybilność elektromagnetyczną. Dlatego technologia tłumienia interferencja elektromagnetyczna poświęca się coraz więcej uwagi. Uziemienie, ekranowanie i filtrowanie to trzy główne środki tłumienia interferencja elektromagnetyczna. Poniżej przedstawiamy głównie filtry EMI stosowane w zasilaczach, ich podstawowe zasady oraz prawidłowe metody aplikacji.

2. Rola filtrów przeciwzakłóceniowych w urządzeniach zasilających
Zasilanie sprzętu elektronicznego, takiego jak sieć energetyczna 220 V/50 Hz lub generator prądu przemiennego 115 V/400 Hz, ma różne szumy EMI, w tym sztuczne źródła zakłóceń EMI, takie jak emisje radiowe z różnych urządzeń radarowych, nawigacyjnych, komunikacyjnych i innych Sygnały, które wywołają interferencja elektromagnetyczna sygnały na liniach elektroenergetycznych i przewodach łączących urządzeń elektronicznych, elektrycznych maszyn wirujących i układów zapłonowych, które będą generować procesy przejściowe i zakłócenia promieniowane w obwodach obciążeń indukcyjnych; oraz naturalne źródła zakłóceń, takie jak wyładowania atmosferyczne. Ponadto same elementy obwodów elektronicznych będą również generować szum termiczny podczas pracy.

Te interferencja elektromagnetyczna hałasy, poprzez sprzężenie promieniowania i przewodzenia, mogą wpływać na normalne działanie różnych urządzeń elektronicznych pracujących w tym środowisku.

Wszystkie rodzaje regulowanego zasilacza same w sobie są również źródłem interferencja elektromagnetyczna. W liniowym zasilaniu regulowanym jednokierunkowy prąd pulsujący wytwarzany przez prostowanie może również powodować interferencja elektromagnetyczna; zasilacz impulsowy ma zalety małych rozmiarów i wysokiej wydajności i jest coraz szerzej stosowany w nowoczesnym sprzęcie elektronicznym, ale ponieważ jest używany do konwersji mocy, gdy jest w stanie przełączania, jest silnym źródłem szumów EMI, a wytwarzany przez niego szum EMI ma szeroki zakres częstotliwości i wysoką intensywność. Te interferencja elektromagnetyczna hałasy zanieczyszczają również środowisko elektromagnetyczne poprzez promieniowanie i przewodzenie, wpływając w ten sposób na normalne działanie innych urządzeń elektronicznych.

W przypadku sprzętu elektronicznego, kiedy EMI szum wpływa na obwody analogowe, stosunek sygnału do szumu transmisji sygnału ulegnie pogorszeniu, aw ciężkich przypadkach przesyłany sygnał zostanie przytłoczony szumami EMI i nie będzie mógł być przetwarzany. Kiedy EMI szum wpływa na obwody cyfrowe, może powodować błędy w relacjach logicznych, prowadząc do błędnych wyników.

W przypadku sprzętu zasilającego, oprócz obwodu konwersji mocy, istnieją obwody sterujące, obwody sterujące, obwody zabezpieczające, obwody wykrywania poziomu wejściowego i wyjściowego itp., a obwody te są dość złożone. Obwody te składają się głównie z układów scalonych ogólnego lub specjalnego przeznaczenia. Gdy wystąpi usterka spowodowana zakłóceniami elektromagnetycznymi, zasilacz przestanie działać, powodując nieprawidłowe działanie sprzętu elektronicznego. Filtr szumów sieci może skutecznie zapobiegać nieprawidłowemu działaniu zasilacza z powodu zewnętrznego zakłócenia elektromagnetyczne.

Ponadto część EMI szum dochodzący z wejścia zasilacza może pojawić się na wyjściu zasilacza i będzie generować indukowane napięcie w obwodzie obciążenia zasilacza, co staje się przyczyną nieprawidłowego działania obwodu lub zakłócania sygnału transmisyjnego w obwodzie. Problemom tym można również zapobiec, stosując filtry przeciwzakłóceniowe.

LISUN System odbiornika EMI do badania przewodzenia promieniowania EMI (zakłóceń elektromagnetycznych) lub emisji przewodzonych. The EMI-9KB Odbiornik EMI jest wytwarzany przez konstrukcję z pełnym zamknięciem i mocny materiał przewodzący prąd elektryczny, który ma wysoki efekt ekranowania. Ze względu na nową technologię System testowy EMIrozwiązało to problem samozakłócenia elektromagnetycznego instrumentu. Wyniki testu są zgodne z raportem z testu w formacie międzynarodowym. System testowy EMI EMI-9KB w pełni spełnia CISPR15:2018, CISPR16-1, GB17743, FCC, EN55015 i EN55022.

Rola filtrów przeciwzakłóceniowych w urządzeniach zasilających jest następująca:
(1) Zapobiegaj zakłócaniu przez zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne pracy obwodu sterującego samego urządzenia zasilającego;
(2) Zapobiegaj zakłócaniu zewnętrznego szumu elektromagnetycznego w pracy obciążenia zasilacza;
(3) Pomiń EMI generowane przez sam zasilacz;
(4) Tłumienie EMI generowane przez inne urządzenia i propagowane przez zasilacz.

Gdy sam zasilacz impulsowy działa, a sprzęt elektroniczny jest w stanie przełączania, na wejściowym końcu sprzętu zasilającego pojawi się szum terminala, powodując zakłócenia promieniowania i przewodzenia, a także wejdzie do sieci zasilającej AC, aby zakłócać innego sprzętu elektronicznego, dlatego należy podjąć skuteczne środki, aby go stłumić. . Ekranowanie elektromagnetyczne to najlepszy sposób na tłumienie zakłóceń promieniowania z EMI hałas. W zakresie tłumienia przewodzonych zakłóceń szumu EMI, zastosowanie EMI filtry są bardzo skutecznym środkiem i oczywiście należy stosować dobre środki uziemiające.

Różne kraje na świecie wdrożyły surowe zasady limitów hałasu elektromagnetycznego, takie jak Stany Zjednoczone mają FCC, Niemcy mają FTZ, VDE i inne normy. Jeśli sprzęt elektroniczny nie spełnia norm dotyczących hałasu, produkt nie może być sprzedawany i używany.

Z powyższych względów konieczne jest zaprojektowanie i zastosowanie filtra przeciwzakłóceniowego sieci spełniającego wymagania w urządzeniach zasilających.

3. Rodzaje szumów i filtrów EMI
Istnieją dwa rodzaje szumu EMI na przewodach wejściowych zasilacza: szum w trybie wspólnym i szum w trybie różnicowym, jak pokazano na rysunku 1. Szum EMI występujący między przewodem wejściowym AC a masą jest nazywany szumem w trybie wspólnym. Można go traktować jako sygnał zakłócający o tym samym potencjale i tej samej fazie przesyłany po linii wejściowej AC, czyli napięcia V1 i V2 na rysunku 1. Zakłócenia EMI występujące między przewodami wejściowymi AC nazywamy szumem różnicowym, który można uznać za sygnał zakłócający o różnicy faz 180° przesyłany w linii wejściowej AC, a mianowicie napięcie V3 na rysunku 1. Zakłócenia wspólne to prąd zakłócający płynący do ziemi z linii wejściowej AC, oraz tryb różnicowy szum jest prądem zakłócającym przepływającym między liniami wejściowymi AC. Przewodzony szum EMI na dowolnej linii wejściowej zasilania może być reprezentowany przez szum wspólny i szum różnicowy, a te dwa szumy EMI mogą być traktowane jako niezależne źródła EMI, które mają być tłumione oddzielnie.

Przy podejmowaniu środków mających na celu tłumienie zakłóceń elektromagnetycznych należy przede wszystkim zastanowić się nad wytłumieniem szumu trybu wspólnego, ponieważ szum trybu wspólnego zajmuje większą część w całej domenie częstotliwości, zwłaszcza w domenie wysokich częstotliwości, a szumy trybu różnicowego stanowią dużą część. w domenie niskich częstotliwości, więc powinna być oparta na tej charakterystyce szumu EMI, która służy do doboru odpowiedniego filtra EMI.

Filtry szumów do zasilaczy można podzielić na typy zintegrowane i dyskretne w zależności od ich kształtów. Zintegrowany typ to obudowa cewki indukcyjnej, kondensatora itp. w metalowej lub plastikowej obudowie; typ dyskretny polega na zainstalowaniu cewki indukcyjnej, kondensatora itp. na płytce drukowanej w celu utworzenia filtra tłumiącego zakłócenia. Wybór formy zależy od kosztów, właściwości, przestrzeni instalacyjnej itp. Zintegrowany typ ma wysoki koszt, dobre właściwości i elastyczną instalację; typ dyskretny ma niższy koszt, ale ekranowanie nie jest dobre i może być swobodnie rozprowadzane na płytce drukowanej.

4. Podstawowa struktura filtra szumów
Filtr szumów EMI zasilacza jest pasywnym filtrem dolnoprzepustowym, który przesyła prąd przemienny do zasilacza bez tłumienia i znacznie tłumi szum EMI wprowadzany przez prąd przemienny. Wchodzą do sieci prądu przemiennego i zakłócają działanie innych urządzeń elektronicznych.

Podstawową strukturę jednofazowego filtra szumów sieci prądu przemiennego przedstawiono na rysunku 2. Jest to czterozaciskowa sieć pasywna złożona ze scentralizowanych elementów parametrycznych. Głównymi używanymi komponentami są cewki indukcyjne trybu wspólnego L1, L2, cewki indukcyjne trybu różnicowego L3, L4, kondensatory trybu wspólnego CY1, CY2 i kondensatory trybu różnicowego CX. Jeśli ta sieć filtrów jest umieszczona na wejściowym końcu zasilacza, L1 i CY1 oraz L2 i CY2 odpowiednio tworzą filtr dolnoprzepustowy między dwiema parami niezależnych portów na linii przychodzącej AC, co może tłumić zakłócenia trybu wspólnego istniejące na linia przychodząca AC. hałas, uniemożliwiając im dostanie się do zasilania. Cewka indukcyjna sygnału wspólnego służy do tłumienia szumu sygnału wspólnego na linii wejściowej AC. L1 i L2 są zwykle nawinięte z taką samą liczbą zwojów w tym samym kierunku na rdzeniu ferrytowym zamkniętego obwodu magnetycznego. Strumienie magnetyczne generowane przez prądy przemienne w dwóch cewkach znoszą się wzajemnie, tak że rdzenie magnetyczne nie nasycają strumieni magnetycznych, a wartości indukcyjności dwóch cewek są większe i pozostają niezmienione w stanie wspólnym.

Cewki indukcyjne trybu różnicowego L3, L4 i kondensator trybu różnicowego CX tworzą filtr dolnoprzepustowy między niezależnymi portami linii wejściowej AC, który służy do tłumienia szumów zakłócających w trybie różnicowym na linii wejściowej AC i zapobiegania zasilaniu sprzęt przed ingerencją.

Filtr szumów zasilania pokazany na rysunku 2 jest siecią pasywną z dwukierunkowym tłumieniem. Umieszczenie go między siecią prądu przemiennego a zasilaczem jest równoznaczne z dodaniem bariery blokującej między szumami EMI tych dwóch. Tak prosty filtr pasywny działa jako dwukierunkowe tłumienie szumów, dzięki czemu może być stosowany w różnych urządzeniach elektronicznych. jest szeroko stosowany.

5. Główne zasady projektowania filtrów szumów
Rdzenie magnetyczne stosowane w cewkach indukcyjnych trybu wspólnego są toroidalne, w kształcie litery E i w kształcie litery U. Materiałem jest generalnie ferryt. Rdzeń toroidalny jest odpowiedni dla dużego prądu i małej indukcyjności. Jego obwód magnetyczny jest dłuższy niż w kształcie litery E i U i nie ma przerwy. , większą indukcyjność można uzyskać przy mniejszej liczbie zwojów, a dzięki tym charakterystykom ma lepsze charakterystyki częstotliwościowe. Strumień rozproszenia cewki rdzenia magnetycznego w kształcie litery E jest mały, więc gdy strumień magnetyczny rozproszenia indukcyjności może wpływać na inne obwody lub inne obwody mają sprzężenie magnetyczne z indukcyjnością trybu wspólnego i nie można uzyskać wymaganego efektu tłumienia szumów, Należy wziąć pod uwagę rdzeń magnetyczny w kształcie litery E. indukcyjność trybu wspólnego.

Cewki indukcyjne trybu różnicowego zwykle wykorzystują metalowe rdzenie magnetyczne prasowane proszkowo. Ze względu na niski zakres częstotliwości prasowanych proszkowo rdzeni magnetycznych, od kilkudziesięciu kHz do kilku MHz, jego charakterystyka nakładania się prądu stałego jest dobra, a indukcyjność nie spadnie znacząco w zastosowaniach wysokoprądowych. Najlepiej nadaje się do cewek indukcyjnych w trybie różnicowym.

Na rysunku 2 filtr szumów zasilacza wykorzystuje dwa rodzaje kondensatorów, CX, CY1 i CY2. Pełnią one różne funkcje w filtrze i mają różne wymagania dotyczące poziomu bezpieczeństwa, więc ich parametry działania są bezpośrednio związane z działaniem filtra.

Kondensator trybu różnicowego CX jest podłączony do obu końców linii wejściowej AC. Oprócz znamionowego napięcia prądu przemiennego będzie również nakładać się na różne szczytowe napięcia EMI, które występują między liniami wejściowymi prądu przemiennego. W związku z tym wymagania eksploatacyjne dotyczące napięcia wytrzymywanego kondensatora i przejściowego napięcia szczytowego są stosunkowo wysokie, a jednocześnie wymagane jest, aby po awarii kondensatora nie zagrażało to dalszemu obwodowi i bezpieczeństwu osobistemu. Poziomy bezpieczeństwa kondensatorów CX dzielą się na dwie kategorie: X1 i X2. Typ X1 nadaje się do ogólnych zastosowań, a typ X2 jest odpowiedni do zastosowań, w których występuje wysokie napięcie szczytowe szumów.

Kondensator współbieżny CY jest podłączony między przewodem wejściowym AC a masą podwozia. Wymagane jest, aby posiadały wystarczający margines bezpieczeństwa pod względem właściwości elektrycznych i mechanicznych. W przypadku awarii i zwarcia podwozie sprzętu będzie niebezpieczne. Jeśli izolacja lub zabezpieczenie uziemiające urządzenia ulegnie awarii, operator może doznać porażenia prądem, a nawet zagrozić bezpieczeństwu osobistemu. Dlatego pojemność kondensatora CY powinna być ograniczona, aby prąd upływu pod napięciem o częstotliwości znamionowej był mniejszy niż bezpieczna wartość specyfikacji. Ponadto wymagane jest, aby posiadał wystarczający zapas napięcia wytrzymywanego i przejściowych wysokich napięć szczytowych, a w przypadku zaniku napięcia był w stanie rozwartym, aby obudowa urządzenia nie była ładowana.

Podsumowując, przy projektowaniu i doborze filtrów przeciwzakłóceniowych sieci należy w pierwszej kolejności wziąć pod uwagę bezpieczeństwo zastosowanych cewek indukcyjnych i kondensatorów, ponieważ pracują one w warunkach wysokiego napięcia, wysokiego prądu i trudnych warunków zakłóceń elektromagnetycznych. W przypadku cewki indukcyjnej należy zwrócić uwagę na jej rdzeń magnetyczny, materiał uzwojenia, materiał izolacyjny i odległość izolacyjną, wzrost temperatury cewki itp. W przypadku kondensatorów należy nadać priorytet typowi pojemności, wytrzymywanemu napięciu, poziomowi bezpieczeństwa, pojemności, prądowi upływowemu itp. Szczególnie wymagany jest wybór produktów, które przeszły certyfikację bezpieczeństwa międzynarodowych agencji bezpieczeństwa.

4) Podsumowując, podczas korzystania z filtra przeciwzakłóceniowego zasilacza należy zwrócić uwagę na następujące punkty:
a. Filtr powinien być zainstalowany jak najbliżej wlotu prądu przemiennego do urządzenia, a linia przychodząca prądu przemiennego bez filtra powinna być jak najkrótsza w urządzeniu;
b. Przewody kondensatora w filtrze powinny być jak najkrótsze, aby zapobiec rezonansowi indukcyjnej i pojemnościowej reaktancji przewodu przy niższych częstotliwościach;
c. Przez przewód uziemiający filtra płynie duży prąd, który generuje promieniowanie elektromagnetyczne. Filtr powinien być dobrze ekranowany i uziemiony;
d. Linia wejściowa i linia wyjściowa filtra nie mogą być łączone w wiązki. Podczas okablowania spróbuj zwiększyć odległość między nimi, aby zmniejszyć sprzężenie między nimi. Można dodać przegrodę lub warstwę ekranującą.

6. Wniosek
Projekt i dobór interferencja elektromagnetyczna filtry opierają się głównie na charakterystyce zakłóceń i wymaganiach kompatybilności elektromagnetycznej systemu, na podstawie zrozumienia zakresu częstotliwości interferencja elektromagnetyczna oraz oszacowanie przybliżonej wielkości interferencji. Przede wszystkim konieczne jest zrozumienie środowiska użytkowania filtra (napięcie użytkowania, prąd obciążenia, temperatura i wilgotność otoczenia, wstrząsy, sposób instalacji i lokalizacja itp.) oraz skupienie się na jego parametrach bezpieczeństwa, ponieważ jest związane z wyposażeniem i bezpieczeństwem osobistym. Spraw, aby filtr zapewniał najlepsze tłumienie szumów EMI. Strukturę sieci i parametry filtra należy dobrać zgodnie z wymaganiami obwodu dostępowego oraz zasadą wytwarzania największego niedopasowania impedancji. Aby uzyskać optymalną charakterystykę tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych, filtr powinien być prawidłowo zamontowany na sprzęcie elektronicznym.

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