¿Cuál es la tecnología de supresión para la interferencia de la fuente de alimentación conmutada?
Tecnología de supresión de interferencias electromagnéticas de la fuente de alimentación conmutada Hora: 2010-07-22 09:27:42 Fuente: Modern Electronic Technology Autor: Yu, He Zhongyue, Xu
0 Introducción
Con el desarrollo de la tecnología electrónica y los dispositivos de energía modernos, las fuentes de alimentación conmutadas se utilizan ampliamente en computadoras y periféricos debido a sus ventajas de tamaño pequeño, peso liviano y alta El rendimiento y la alta confiabilidad. Las comunicaciones, el control automático, los electrodomésticos y otros campos han brindado una gran ayuda a la producción, la vida y la construcción social de las personas. Sin embargo, con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica moderna y la aplicación generalizada de equipos electrónicos y eléctricos, la distancia entre varios equipos electrónicos y eléctricos en el mismo entorno de trabajo se está acercando cada vez más, y el entorno externo en el que funcionan los circuitos electrónicos se ha vuelto cada vez más deteriorado. Dado que la fuente de alimentación conmutada opera en un estado de conmutación de alta frecuencia, producirá altas tasas de cambio de corriente y voltaje, lo que resultará en una fuerte interferencia electromagnética. Las señales de interferencia electromagnética no solo contaminan la red eléctrica, sino que también afectan directamente el funcionamiento normal de otros equipos eléctricos e incluso el propio suministro de energía, y irrumpen en el espacio como interferencias de radiación, provocando contaminación electromagnética y restringiendo la producción y la vida de las personas.
En las décadas de 1980 y 1990, con el fin de fortalecer el control de la contaminación electromagnética en mi país, se formularon algunas normas correspondientes a estándares internacionales como las normas CISPR e IEC801. Desde la implementación obligatoria de la certificación 3C en mi país el 1 de agosto de 2003, ha habido una "fiebre de compatibilidad electromagnética". La investigación y el control de las interferencias electromagnéticas de corto alcance ha atraído cada vez más la atención de los investigadores electrónicos y se ha convertido en un nuevo punto de interés en el campo de investigación actual. Este artículo discutirá sistemáticamente las tecnologías de supresión relacionadas basadas en el mecanismo de interferencia electromagnética de las fuentes de alimentación conmutadas.
Supresión de interferencias electromagnéticas en fuentes de alimentación conmutadas
Los tres elementos de la interferencia electromagnética son la fuente de interferencia, la ruta de propagación y el equipo interferido. Por tanto, la supresión de las interferencias electromagnéticas debe partir de estos tres aspectos. Suprima la fuente de interferencia, elimine el acoplamiento y la radiación entre la fuente de interferencia y el equipo interferido, mejore la capacidad antiinterferencia del equipo interferido, mejorando así la compatibilidad electromagnética de la fuente de alimentación conmutada.
1.1 Utilizar filtros para suprimir las interferencias electromagnéticas.
El filtrado es un método importante para suprimir la interferencia electromagnética. Puede prevenir eficazmente que la interferencia electromagnética ingrese al equipo en la red eléctrica y también puede evitar que la interferencia electromagnética en el equipo ingrese a la red eléctrica. La instalación de un filtro de fuente de alimentación conmutada en el circuito de entrada y salida de la fuente de alimentación conmutada no solo puede resolver el problema de la interferencia conducida, sino que también es un arma importante para resolver la interferencia de radiación. La tecnología de supresión de filtros se puede dividir en filtrado pasivo y filtrado activo.
1.1.1 Tecnología de filtrado pasivo
Los circuitos de filtrado pasivo son sencillos, económicos y fiables, y constituyen una forma eficaz de suprimir las interferencias electromagnéticas. Los filtros pasivos están compuestos por inductores, condensadores y resistencias, y su función directa es resolver las emisiones conducidas. El diagrama de estructura principal del filtro pasivo aplicado a la fuente de alimentación conmutada se muestra en la Figura 1.
Debido a la gran capacitancia del filtro en el circuito de alimentación original, se generarán corrientes de pico de pulso en el circuito rectificador, que consisten en una gran cantidad de corrientes armónicas de alto orden, causando interferencias en la red eléctrica. Además, la conmutación del tubo de conmutación en el circuito y la bobina primaria del transformador generará una corriente pulsante. Debido a la alta tasa de cambio de corriente, se generarán corrientes inducidas de diferentes frecuencias en los circuitos circundantes, incluidas señales de interferencia en modo diferencial y en modo **. Estas señales pueden conducirse a otras líneas de la red eléctrica e interferir con otros equipos electrónicos. las dos líneas eléctricas. La parte de filtrado de modo diferencial en la figura puede reducir la señal de interferencia de modo diferencial en la fuente de alimentación conmutada, atenuar en gran medida la señal de interferencia electromagnética generada cuando el equipo está funcionando y transmitirla a la red eléctrica. Según la ley de la inducción electromagnética, se obtiene e = ldi/dt, donde e es la caída de tensión en l; l es la inductancia Di/dt es la tasa de cambio de corriente. Obviamente, cuanto menor sea la tasa de cambio de corriente requerida, mayor será la inductancia requerida.
La señal de interferencia generada por el bucle de corriente de pulso a través de la inducción electromagnética de otros bucles y el bucle formado por la tierra o la carcasa es la señal del modo * * * en el circuito de alimentación conmutada, el colector de; el tubo del interruptor está entre el colector del tubo del interruptor y otros circuitos. Se genera un fuerte campo eléctrico en el circuito, y el circuito generará una corriente de desplazamiento, que también es una señal de interferencia de modo * * *. El filtro de modo * * * de la Figura 1 se utiliza para suprimir y atenuar la interferencia de modo * * *.
1.1.2 Tecnología de filtrado activo
La tecnología de filtrado activo es un método eficaz para suprimir la interferencia del modo ***. La idea básica de este método es extraer una señal de compensación del mismo tamaño y fase opuesta que la señal de interferencia electromagnética del bucle principal para equilibrar la señal de interferencia original, reduciendo así el nivel de interferencia.
Como se muestra en la Figura 2, la corriente del emisor se convierte a la base mediante la amplificación de corriente del transistor y se filtra en el bucle de la base. El filtro compuesto por R1 y C2 hace que la ondulación de la base sea muy pequeña, por lo que la ondulación del emisor también es muy pequeña. Dado que la capacitancia de C2 es menor que la de C3, el tamaño del capacitor se reduce. Este método sólo es adecuado para fuentes de alimentación de bajo voltaje y baja potencia. Además, al diseñar y seleccionar filtros, también se debe prestar atención a las características de frecuencia, el rendimiento de resistencia de voltaje, la corriente nominal, las características de impedancia, el blindaje y la confiabilidad. La ubicación y el método de instalación del filtro deben ser apropiados para que pueda tener el efecto de filtrado deseado sobre las interferencias.
1.2 Tecnología de blindaje y tecnología de conexión a tierra
El uso de tecnología de blindaje puede suprimir eficazmente la interferencia de radiación electromagnética de las fuentes de alimentación conmutadas. El blindaje generalmente se divide en dos tipos: uno es el blindaje electrostático, que se utiliza principalmente para prevenir la influencia de campos electrostáticos y campos magnéticos constantes, el otro es el blindaje electromagnético, que se utiliza principalmente para prevenir la influencia de campos eléctricos alternos y campos magnéticos; y campos electromagnéticos alternos. La tecnología de blindaje se puede dividir en componentes de blindaje que emiten ondas electromagnéticas y componentes de blindaje que se ven afectados por las ondas electromagnéticas. En las fuentes de alimentación conmutadas, los componentes que pueden emitir ondas electromagnéticas incluyen transformadores, inductores, dispositivos de potencia, etc. , el área circundante suele estar protegida con placas de cobre o hierro para atenuar las ondas electromagnéticas.
Además, para suprimir la propagación de la radiación generada por la fuente de alimentación conmutada y reducir el impacto de la interferencia electromagnética en otros equipos electrónicos, se debe utilizar un blindaje general. La cubierta protectora se puede procesar completamente de acuerdo con el método de protección del campo magnético, y luego toda la cubierta protectora se puede conectar con la carcasa del sistema y la tierra en su conjunto, de modo que el campo electromagnético pueda protegerse de manera efectiva. Sin embargo, cuando se utiliza blindaje general, se debe prestar especial atención a las fugas electromagnéticas en las uniones del material de blindaje, los extremos de entrada/salida del cable y las salidas del cable. Esto dificultará la disipación del calor y aumentará considerablemente el costo estructural.
Para que el blindaje electromagnético también desempeñe el papel de blindaje electrostático, fortalezca el efecto de blindaje y garantice la seguridad del personal y del equipo, el sistema debe estar conectado a tierra. La puesta a tierra se refiere al diseño de una ruta conductora entre un punto seleccionado de un sistema y el plano de tierra. Este proceso es muy importante. La combinación correcta de conexión a tierra y blindaje puede resolver mejor el problema de la interferencia electromagnética y mejorar la capacidad antiinterferencia de los productos electrónicos.
1.3 Tecnología de diseño de PCB
Para suprimir mejor la interferencia electromagnética de las fuentes de alimentación conmutadas, la tecnología antiinterferencia de su placa de circuito impreso (PCB) es particularmente importante. Para reducir la radiación electromagnética de la PCB y la diafonía entre los circuitos de la PCB, se debe prestar gran atención al diseño, cableado y conexión a tierra de la PCB. Por ejemplo, reducir la interferencia radiada consiste en reducir el área de la ruta, reducir el área del bucle de las fuentes de interferencia y los circuitos sensibles y utilizar blindaje electrostático. Para suprimir el acoplamiento entre campos eléctricos y magnéticos, la distancia entre líneas debe aumentarse tanto como sea posible.
La conexión a tierra de la fuente de alimentación conmutada es un método importante para suprimir las interferencias. Hay tres tipos básicos de puesta a tierra: puesta a tierra de seguridad, puesta a tierra de trabajo y puesta a tierra de blindaje. Se debe prestar atención a los siguientes puntos al diseñar el cable de tierra: separar la fuente de alimentación de CA de la fuente de alimentación de CC; separar la tierra de la fuente de alimentación de la tierra de corriente débil; separar la tierra de la fuente de alimentación del circuito analógico y del circuito digital; Haga que el cable de tierra sea lo más grueso posible.
1.4 Tecnología de modulación de espectro ensanchado
Para una señal periódica, especialmente una onda cuadrada, su energía se distribuye principalmente en la señal de frecuencia fundamental y los componentes armónicos. La energía armónica aumenta con la frecuencia. . Los aumentos disminuyen en serie. Debido a que el ancho de banda del enésimo armónico es n veces el ancho de banda de la frecuencia fundamental, la energía armónica se distribuye en un rango de frecuencia más amplio mediante tecnología de espectro ensanchado. A medida que disminuyen la frecuencia fundamental y la energía armónica, su intensidad de emisión también debería disminuir en consecuencia. Para utilizar una señal de reloj de espectro ensanchado en una fuente de alimentación conmutada, la señal de pulso emitida por el circuito de control de pulso conmutado de la fuente de alimentación debe modularse para formar un reloj de espectro ensanchado (como se muestra en la Figura 3). En comparación con los métodos tradicionales, el uso de tecnología de espectro ensanchado para optimizar la interferencia electromagnética de las fuentes de alimentación conmutadas es eficiente y confiable. No requiere la adición de filtros voluminosos ni procesos de blindaje engorrosos, y no tendrá ningún impacto negativo en la eficiencia energética.
Agregue una red de corrección del factor de potencia (PFC) al circuito rectificador primario 1,5.
Para una fuente de alimentación regulada por CC, el circuito rectificador rectifica directamente el voltaje de la red después de reducirlo. por el transformador, por lo que el proceso de rectificación Los componentes armónicos generados en la red de CA afectan directamente la forma de onda de la red eléctrica de CA como interferencia, causando distorsión de la forma de onda y resultando en un factor de potencia bajo. Para resolver la distorsión de la forma de onda de la corriente de entrada y reducir el contenido armónico actual, es muy necesario aplicar tecnología de corrección del factor de potencia (PFC) a las fuentes de alimentación conmutadas. La tecnología PFC hace que la forma de onda de corriente siga la forma de onda de voltaje y corrija la forma de onda de corriente a una onda sinusoidal aproximada, reduciendo así el contenido armónico actual, mejorando las características de entrada del circuito de filtro del condensador del rectificador de puente y mejorando el factor de potencia de la fuente de alimentación conmutada. .
El circuito de corrección pasiva del factor de potencia es un filtro compuesto por un inductor y un condensador, que realiza un cambio de fase en la forma de onda de la corriente de entrada para mejorar el factor de potencia. El circuito de corrección del factor de potencia activo se basa en el principio de que el circuito de control fuerza la forma de onda de la corriente CA de entrada a seguir la forma de onda del voltaje CA de entrada para lograr una corriente de entrada CA sinusoidal y sincronizarse con el voltaje de entrada CA. Ambos métodos mejoran el factor de potencia, el último es más eficiente, pero el circuito es complejo.
2Conclusión
El método de diseño de este artículo es correcto y los resultados de la simulación son normales. Supera algunos problemas existentes en la solución tradicional y optimiza aún más la tecnología de supresión de interferencias electromagnéticas. Desde la perspectiva del mecanismo de interferencia electromagnética en las fuentes de alimentación conmutadas, existen muchas formas de suprimir la interferencia electromagnética. Además de los principales métodos analizados en este artículo, también se pueden utilizar aisladores fotoeléctricos, amortiguadores de sobretensiones de la serie LSA y tecnología de conmutación suave. El propósito de suprimir la interferencia electromagnética de las fuentes de alimentación conmutadas es permitir su uso eficaz en diversos campos, minimizando al mismo tiempo la contaminación electromagnética y logrando un control eficaz de la contaminación electromagnética. En el diseño real, se deben considerar exhaustivamente diversas interferencias electromagnéticas de las fuentes de alimentación conmutadas y se deben utilizar de manera integral varios métodos de supresión de interferencias electromagnéticas para minimizar las interferencias electromagnéticas y mejorar la calidad y confiabilidad de los productos electrónicos.