Elektromagnetische Verträglichkeitstechnologie des Schaltnetzteils
Die Gründe für die durch Schaltnetzteile verursachten elektromagnetischen Verträglichkeitsprobleme sind recht kompliziert, da sie unter Hochspannungs- und Hochstrom-Schaltbedingungen arbeiten. In Bezug auf die elektromagnetischen Eigenschaften der gesamten Maschine gibt es hauptsächlich gemeinsame Impedanzkopplung, Leitungskopplung, elektrische Feldkopplung, magnetische Feldkopplung und elektromagnetische Wellenkopplung. Bei der gemeinsamen Impedanzkopplung handelt es sich hauptsächlich um die elektrische gemeinsame Impedanz zwischen der Störquelle und dem gestörten Körper, über die das Störsignal in den gestörten Körper gelangt. Bei der Leitung-zu-Leitung-Kopplung handelt es sich hauptsächlich um die gegenseitige Kopplung von Drähten oder Leiterplattenleitungen, die aufgrund der Parallelverdrahtung Störspannungen und -ströme erzeugen. Die elektrische Feldkopplung beruht hauptsächlich auf der Existenz der Potentialdifferenz, die die Feldkopplung des induzierten elektrischen Feldes an den gestörten Körper erzeugt. Unter Magnetfeldkopplung versteht man hauptsächlich die Kopplung des niederfrequenten Magnetfelds, das in der Nähe der Hochstrom-Impulsstromleitung erzeugt wird, an das störende Objekt. Die elektromagnetische Feldkopplung ist hauptsächlich auf die hochfrequenten elektromagnetischen Wellen zurückzuführen, die durch pulsierende Spannung oder Strom erzeugt werden, die durch den Raum nach außen abgestrahlt werden, und an den entsprechenden gestörten Körper gekoppelt werden. Tatsächlich kann nicht jede Kopplungsmethode streng unterschieden werden, aber der Schwerpunkt ist unterschiedlich.
Beim Schaltnetzteil arbeitet die Hauptleistungsschaltröhre im Hochfrequenzschaltmodus bei sehr hoher Spannung. Die Schaltspannung und der Schaltstrom ähneln nahezu Rechteckwellen. Aus der Spektrumanalyse geht hervor, dass das Rechtecksignal zahlreiche Oberwellen höherer Ordnung enthält. Das Frequenzspektrum der höheren Harmonischen kann mehr als das 1000-fache der Rechteckfrequenz erreichen. Gleichzeitig werden aufgrund der Streuinduktivität und der verteilten Kapazität des Leistungstransformators sowie des nicht idealen Betriebszustands des Hauptleistungsschaltgeräts beim Ein- oder Ausschalten der Hochfrequenz häufig harmonische Hochfrequenz- und Hochspannungsspitzenschwingungen erzeugt . Die durch die harmonische Schwingung erzeugten höheren Harmonischen werden über die verteilte Kapazität zwischen der Schaltröhre und dem Strahler an den internen Schaltkreis übertragen oder über den Strahler und den Transformator in den Raum abgestrahlt. Auch Schaltdioden zur Gleichrichtung und zum Freilauf sind eine wichtige Ursache für hochfrequente Störungen. Da die Gleichrichtungs- und Freilaufdioden in einem hochfrequenten Schaltzustand arbeiten, arbeiten sie aufgrund der parasitären Induktivität der Zuleitung der Diode, der Sperrschichtkapazität und des Einflusses des Rückstroms bei sehr hoher Spannung und Stromänderungsrate und erzeugen hochfrequente Schwingungen. Die Gleichrichtungs- und Freilaufdioden befinden sich im Allgemeinen näher an der Ausgangsleitung des Netzteils, und die von ihnen erzeugten hochfrequenten Störungen werden höchstwahrscheinlich über die Gleichstrom-Ausgangsleitung übertragen. Um den Leistungsfaktor zu verbessern, verwendet das Schaltnetzteil eine aktive Leistungsfaktorkorrekturschaltung. Gleichzeitig werden zahlreiche Soft-Switching-Technologien eingesetzt, um die Effizienz und Zuverlässigkeit der Schaltung zu verbessern und die elektrische Belastung des Leistungsgeräts zu verringern. Unter diesen ist die Nullspannungs-, Nullstrom- oder Nullspannungs-/Nullstrom-Schalttechnologie am weitesten verbreitet. Diese Technologie reduziert die elektromagnetische Störung, die von Schaltgeräten erzeugt wird, erheblich. Die meisten zerstörungsfreien Absorptionsschaltungen mit sanftem Schalten verwenden jedoch L und C für die Energieübertragung und nutzen die unidirektionale Leitfähigkeit von Dioden, um eine unidirektionale Energieumwandlung zu realisieren. Daher werden die Dioden im Resonanzkreis zu einer Hauptquelle elektromagnetischer Störungen.
Schaltnetzteile verwenden im Allgemeinen Energiespeicherinduktivitäten und -kondensatoren, um L- und C-Filterschaltungen zum Filtern von Differential- und Gleichtakt-Störsignalen zu bilden. Aufgrund der verteilten Kapazität der Induktivitätsspule wird die Eigenresonanzfrequenz der Induktivitätsspule verringert, so dass eine große Anzahl hochfrequenter Störsignale durch die Induktivitätsspule gelangen und sich entlang der Wechselstromleitung oder des Gleichstromausgangs nach außen ausbreiten Linie. Mit zunehmender Frequenz des Störsignals führt der Einfluss der Zuleitungsinduktivität des Filterkondensators zu einem kontinuierlichen Rückgang der Kapazität und Filterwirkung und führt sogar zu Änderungen der Kondensatorparameter, was ebenfalls eine Ursache für elektromagnetische Störungen ist.
Lösungen für elektromagnetische Verträglichkeit
Aus der Perspektive der drei Elemente der elektromagnetischen Verträglichkeit können wir zur Lösung des Problems der elektromagnetischen Verträglichkeit von Schaltnetzteilen von drei Aspekten ausgehen: Erstens das von der Störquelle erzeugte Störsignal reduzieren; Zweitens: Unterbrechen Sie den Ausbreitungsweg des Störsignals. Drittens: Verbesserung der Anti-Belästigungsfähigkeit des belästigten Körpers. Bei der Lösung der internen Kompatibilität des Schaltnetzteils können die oben genannten drei Methoden basierend auf dem Kosten-Nutzen-Verhältnis und der einfachen Implementierung umfassend eingesetzt werden. Daher können externe Störungen, die durch Schaltnetzteile erzeugt werden, wie Oberwellenströme in der Stromleitung, Leitungsstörungen in der Stromleitung und Störungen durch elektromagnetische Feldstrahlung, nur durch Reduzierung der Störungsquelle behoben werden. Einerseits kann es das Design der Eingangs-/Ausgangsfilterschaltung verbessern, die Leistung der APFC-Schaltung verbessern, die Spannungs- und Stromänderungsrate der Schaltröhre, des Gleichrichters und der Freilaufdiode reduzieren und verschiedene Soft-Switching-Schaltungstopologien übernehmen und Kontrollmethoden usw.; Andererseits soll einerseits die Abschirmwirkung des Gehäuses gestärkt, die Lückenleckage des Gehäuses verbessert und eine gute Erdungsbehandlung durchgeführt werden. Für externe Störschutzfunktionen (z. B. Überspannungen und Blitzeinschläge) sollten die Blitzschutzfunktionen der AC-Eingangs- und DC-Ausgangsanschlüsse optimiert werden. Normalerweise wird die kombinierte Blitzwellenform von 1,2/50 μs Leerlaufspannung und 8/20 μs Kurzschlussstrom aufgrund der geringen Energie normalerweise durch die Kombination von Zinkoxid-Varistoren und quadratischen Gasrohren gelöst. Verwenden Sie für elektrostatische Entladungen, normalerweise im Kleinsignalkreis des Kommunikationsanschlusses und des Steueranschlusses, eine TVS-Röhre und einen entsprechenden Erdungsschutz, erhöhen Sie den elektrischen Abstand zwischen dem Kleinsignalkreis und dem Gehäuse usw., um Geräte mit Anti- zu lösen oder auszuwählen. statische Störung. Das schnelle transiente Signal enthält ein sehr breites Frequenzspektrum und kann leicht in Form eines Gleichtakts in den Steuerkreis geleitet werden. Die gleiche Methode wie die Antistatik wird verwendet, um die verteilte Kapazität der Gleichtaktinduktivität zu reduzieren und die Gleichtaktsignalfilterung des Eingangskreises (plus Gleichtaktkondensatoren oder Ferritkerne mit Einfügungsdämpfung usw.) zu verstärken, um die Immunität zu verbessern vom System.
Um die internen Störungen des Schaltnetzteils zu reduzieren, seine eigene elektromagnetische Verträglichkeit zu realisieren und die Stabilität und Zuverlässigkeit des Schaltnetzteils zu verbessern, sollten die folgenden Aspekte in Angriff genommen werden:
①Achten Sie auf die korrekte Aufteilung der Digitalschaltung und der Leiterplattenverkabelung der Modulschaltung.
②Entkopplung der Stromversorgung des digitalen Schaltkreises und des analogen Schaltkreises;
③Einzelpunkterdung von digitalen Schaltkreisen und analogen Schaltkreisen, Einzelpunkterdung von Hochstromkreisen und Schwachstromkreisen, insbesondere Strom- und Spannungsabtastkreisen, um gemeinsame Widerstandsstörungen und den Einfluss von Erdungsringen zu reduzieren. Achten Sie bei der Verkabelung auf den Abstand zwischen benachbarten Leitungen und Signaleigenschaften, vermeiden Sie Übersprechen, reduzieren Sie die von der Ausgangsgleichrichterschaltung, der Freilaufdiodenschaltung und der Abzweigfilterschaltung umgebene Fläche, reduzieren Sie die Leckage des Transformators und die verteilte Kapazität des Filterinduktivität und verwenden Sie Filterkondensatoren mit hohen Resonanzfrequenzen.
