التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) هو دائما التبديل إمدادات الطاقة (AC-DC وتحويل DC-DC) هي مشكلة محتملة. امدادات الطاقة اليوم لديه قدرة جيدة من الانبعاثات الكهرومغناطيسية والحصانة. ولكن من أجل تلبية متطلبات التطبيق محددة، لا يزال هناك مرشح الدائرة للتأكد من أن الصحيح المطلوبة لتلبية المعايير.

تقدم هذه الورقة على أفضل أداء يتحقق EMI AC-DC وDC-DC السلطة وكيفية اختيار أعضاء دليل تصفية الخارجية.

التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) ويغطي التوصيل والإشعاع والتفريغ الكهربائي (للESD)، وتشويه سطر الإدخال الحالي للطاقة AC-DC. في أوروبا، EMC التوجيه 2014/30 / EU يتطلب المعدات الطرفية بما يتماشى مع معايير موحدة. في هذه المقالة، نحن تصف مبادئ التوصيل والإشعاع AC-DC وDC-DC تحويل امدادات الطاقة، وأمثلة على تحليل تأثير تصفية انتقائية أداء EMI.

عالية الكفاءة يمكن أن يؤدي إلى الضوضاء العالية

المهندسين مألوفة جدا مع التحويل عالية الكفاءة العالية امدادات الطاقة سيجلب حجم صغير ومزايا خفيفة الوزن، ولكن ابتليت كثير من الناس من الضجيج الكهربائي. ومع ذلك، فإن التصميم المتقدم وطوبولوجيا اختيار استخدام جهاز منخفضة الضوضاء لتحسين الضوضاء، وعلى سبيل المثال طوبولوجيا الرنانة. التردد تردد هذه التكنولوجيا يساعد على الحد من عرض النطاق الترددي قياس الإشعاع الكهرومغناطيسي. تحويل امدادات الطاقة الضوضاء من أشباه الموصلات التبديل بسرعة، وعادة ما ترغب في الحصول على كفاءة عالية، وارتفاع التبديل الموجي وسقوط الوقت هو في نانو ثانية، وارتفاع DV / دينارا ودي / دينارا مستوى التبديل إمدادات الطاقة لا يمكن أن يكون تماما كبت، فمن الممكن أن المعرض توصيل التيار الكهربائي الضوضاء ارتفاع أو الحالي في الإدخال أو الإخراج الخط. تحليل فورييه من الإشعاع الكهرومغناطيسي في تحليل التحول الموجي العام هو مبين في الشكل (1)، مع صعود الوقت / سقوط آر، يتم تقليل فريق العمل، وعرض النطاق الترددي للإشعاع أيضا الزيادات، ومعدل الزيادة محدودة بسبب طن / TP التأثير على الموجي فارغة.

الشكل 1: الموجي التحول من الإشعاع الكهرومغناطيسي

أنواع الضوضاء

هناك التوصيل الضوضاء وضع التفاضلي (DM) ووضع مشترك (CM) من نوعين، وتوجد عادة إلى حد ما. بلدية دبي الضوضاء الجهد يقاس بين دائرة خط السلطة. الضوضاء CM بين خط السلطة والأرض النظام، كما هو معرف مقاومة يقاس عادة الجهد. وذلك لأن تحويل الطاقة عموما هو ارتفاع وتيرة مصدر في الوقت الراهن الضوضاء CM. كلا النوعين من الضوضاء كما هو مبين في الشكل.

الشكل 2: نوع من الضوضاء قد تكون موجودة

محلل أو DM الذبذبات الضوضاء يمكن قياسها بسهولة، ولكن يتطلب استخدام CM شبكة محطة القياسية والضوضاء، مثل شبكة الاستقرار خط مقاومة (LISN). ويشمل هذا التعريف أي تأثير المطلوب إنهاء مقاومة وعزل مرشح من مصدر الطاقة المنبع. LISN المحددة وفقا للمعايير CISPR، معدات تكنولوجيا المعلومات وعادة ما تتألف من CISPR 22 مستوى، AC-DC تحويل مخصص الضوضاء قياس ولكن أيضا لتحويل DC-DC. LISN الناتج هو مزيج من المرجح DM وCM الضوضاء، وحتى إذا لم يكن هناك ضوضاء يمكن أن يتم الكشف عن CM DM نصف السعة الضوضاء. وهذا يعني أنه يجب أن مارك ألماني وCM تخفيف الضوضاء لقاء CISPR 22 و EN 55022 المعايير.

DC-DC فلتر تحويل المدخلات

وDC-DC تحويل النظام سيكون هناك ضجيج، رغم عدم وجود الحد معيار محدد، ولكن يجب أن تتوافق مع EMC ككل. DC-DC المصنعة لوحة تضم واحدة على الأقل مكثف مدخلات مواز في المنتج، لذلك الضجيج هو عادة في نطاق مقبول. عندما يتطلب التطبيق على مستوى أدنى من معايير التدخل، أوصت المصنعين عادة لإضافة محددات تصفية L-C للحد من الضوضاء الخارجية DM، L وC1 كما هو مبين في الشكل.

FIG 3: DC-DC محول للمرشح التجمع

يمكن للمرء أن تريد ببساطة استخدام قيم أكبر من L وC، أن هذا الضجيج يمكن تقليل إلى أدنى حد ممكن، ولكن هذا قد يأتي بنتائج عكسية بسبب كمية كبيرة من الحث قد جلب مقاومة DC كبيرة نسبيا، مما أدى إلى أكبر انخفاض الضغط والنحاس الخسارة، الحث كبيرة والتشبع المغناطيسي هي أيضا قضية أكثر وضوحا. أقل L و C القيم نقطة التردد الرنانة النفس أكبر، مما يؤدي إلى DC-DC المدخلات الجهد الزائد ورنين وإمكانية ممكن حتى لطيف الضوضاء سوءا. FIG يظهر 4 مثالا للتحويل بدون فلتر الضوضاء، وتثبيت فقط أمثلة L وC1، C2، ثم أضاف، ولكن أعلى ذروة مشتقة.

الشكل 4: بعد EMI تصفية مكثف إضافي تتدهور ولكن لجعل

مشكلة أخرى التي قد تحدث هي غير مستقرة حلقة السيطرة المحول. عند حدوث مقاومة الناتج من التصفية عند نقطة الرنين قرب DC-DC تحويل مقاومة المدخلات من زيادة ظاهرة سلبية، أي عندما يزيد جهد الدخل يقلل من المدخلات الحالية. ميدلبروك درس وخلص إلى أن هذا التأثير، ومقاومة الناتج من تصفية إدخال يجب أن يكون أصغر بكثير من مقاومة مدخلات المحول. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق R في FIG. (3) والتخميد C5 الدائرة. السعة C5 إلى حد أكبر من 5 مرات C2، وR هو = الجذر التربيعي (L / C2). كهربائيا مكثف من الحرارة على عوامل يمكن تحقيق تأثير مماثل، ولكن كما السعة وفقدان المقاومة لا تسيطر عليها بشكل جيد.

DC-DC تحويل CM الضوضاء عادة ليست مشكلة، لأن المدخلات والمخرجات يمكن أن تقوم على أساس. إذا كان المدخل هو تصميم العائمة، ويمكن تثبيته للحد من المكثفات C3 و C4 CM الضوضاء. ومع ذلك، إذا كنت بحاجة لتحويل لتلبية المتطلبات التنظيمية للمدخلات AC الجهد العالي، قيمة السعة المسموح به ستكون محدودة. C3 و C4 يمكن تحديد قيمة تدفق أقصى AC تسرب الحالية، ويجب أن تتفق مع السلامة Y مكثف وتقدير الجهد عابرة. في الحالات القصوى، أو غاية قد تتطلب التطبيقات الحساسة استخدام اثنين من المكثفات في سلسلة، على سبيل المثال: استخدام اثنين من المكثفات في سلسلة على اتصال مباشر مع الجهاز الطبي لمنع حالة خاصة حيث المريض دائرة مكثف قصير.

في بعض التطبيقات، قد تكون هناك حاجة DC-DC تحويل المدخلات الجهد قمع عابر الدوائر. على سبيل المثال، أنشأت السيارات والسكك الحديدية الصناعة عابرة معايير قمع الجهد، ولكن لم محددة بشكل واضح في مجالات التطبيق الأخرى. الزوار القياسية الأوروبية EN IEC 61204-3: 2018 الجزء 3 العاصمة الجهد الناتج الجهاز امدادات الطاقة: EMC، لم تقبل على نطاق واسع، ولكن معيار الإفراط في الجهد المحولات DC-DC تحديد فئات مختلفة من التطبيقات.

تصفية إدخال محول AC-DC

في الواقع، فإن الوضع AC-DC تحويل بسيط نسبيا. منتجات عالية الطاقة عادة ما ترتبط مباشرة إلى السلطة AC. وبالتالي تحويل يجب أن تتوافق مع المعايير EMC المدمج في المرشحات لتطبيقات مثل وتكنولوجيا المعلومات والمعدات الطبية واختبار الصناعية. ومع ذلك، يتم توصيل مصدر الطاقة AC إلى لوحة الأسلاك التي كتبها منخفضة PCB السلطة AC-DC محول أيضا سوقا كبيرة. عادة ما تحتاج المحولات الداخلية فلتر لتلبية أعلى الإشعاع القياسية EMC (الفئة B)، على سبيل المثال RECOM RAC20-K سلسلة.

بعض المنتجات التي تلبي منخفضة الفئة (أ) معيار. وهذا يوفر التكاليف وقد يكون الأداء تصفية الكافي، خاصة عندما يتم تشغيل المحول عن طريق AC، تم تصفيتها في مكان آخر الحالي في النظام. الشركة المصنعة قد يوصي عضو مرشح إضافي، بحيث أن هذه المكونات يمكن أن تلبي معايير الفئة B، وعادة ما تستخدم Y 'بين السعة X مكثف والخط AC وخط الصرف.

سلسلة RECOM RAC03-GA هو مثال نموذجي. من أجل جعل هذه الأجهزة على نحو فعال، ينبغي أن تكون أقرب إلى المحول ومع استخدام أقل مقاومة بين اتصال الأرض. تذكر أن قيمة السعة المسموح به هو محدودة. على سبيل المثال، يجب أن تؤدى X مكثف في غضون ثانية واحدة بعد قطع التيار المتردد إلى الجهد آمن، وقد تتطلب المقاوم التفريغ السليم متصلة على التوازي. كما هو موضح أعلاه، إذا تم قطع النظام من الأرض، والمكثفات Y من المحول DC-DC يجب منع التدفقات الحالية تسرب خطير. أكبر والأكثر حساسية التطبيقات الطبية تسمح منخفض تسرب 10A الحالي، يقتصر على قيمة السعة إلى نحو 100pF. تسمح تطبيقات أخرى أعلى التسرب الحالي، على سبيل المثال في مجال تكنولوجيا المعلومات من 3.5mA، بحيث يمكنك استخدام قيمة السعة أعلى من Y.

أداء EMC النظام لا يمكن أن يكون مجرد التنبؤ بأداء جهاز، مثل معيار تحويل مجلس AC-DC لا يمكن أن تضمن أن النظام بأكمله من خلال معيار. ومع ذلك، RECOM لديه واسعة خارج المجلس (خارج الشبكة) وعلى متنها إمدادات الطاقة، ويمكن استخدام اختبار الخاصة EMC مختبر لمساعدة العملاء EMC معدات الاختبار.