Grundsätze der EMV-Auslegung von Transformatoren für Flyback-Schaltnetzteile
Mit der Entwicklung der Technologie für Leistungshalbleiterbauelemente werden Schaltnetzteile mit ihrem hohen Leistungs-Volumen-Verhältnis und hohen Wirkungsgrad in modernen industriellen und kommerziellen Geräten auf allen Ebenen weithin eingesetzt. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Taktfrequenz hat das Problem der elektromagnetischen Verträglichkeit von Geräten (EMV) große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Das EMV-Design ist zu einem wesentlichen und wichtigen Bindeglied bei der Entwicklung und dem Design von Schaltnetzteilen geworden.
Die Unterdrückung leitungsgebundener elektromagnetischer Interferenzen (EMI) muss bereits in den frühen Phasen der Produktentwicklung berücksichtigt werden. Häufig ist die Verwendung von Netzfiltern erforderlich, um leitungsgebundene elektromagnetische Interferenzen zu unterdrücken. Wenn man sich jedoch ausschließlich auf den Netzeingangsfilter verlässt, um Interferenzen zu unterdrücken, führt dies häufig zu einer Erhöhung der Induktivität und Kapazität der Komponenten im Filter. Die Erhöhung der Induktivität erhöht die Größe; die Erhöhung der Kapazität wird durch den Leckstromstandard begrenzt. Andere Teile der Schaltung können bei entsprechender Konstruktion eine ähnliche Aufgabe wie der Filter erfüllen. In diesem Dokument wird eine Methode zur aktiven Phasenwicklung von Transformatorgeräuschen mit trockenen Knoten vorgeschlagen. Diese Konstruktionsmethode kann nicht nur die Größe des Netzfilters verringern, sondern auch die Kosten senken.
Gleichtakt-Leitungsstörungen im Flyback-Schaltnetzteil
Leitungsgebundene Störungen elektronischer Geräte beziehen sich auf: Geräte, die mit dem Stromnetz verbunden sind, leiten elektromagnetische Störungen in Form von Rauschströmen über die Stromleitung in das öffentliche Stromnetz. Leitungsgebundene Störungen werden in Gleichtaktstörungen und Differenzialstörungen unterteilt. Der Gleichtaktstörungsstrom ist auf der Nulllinie gleich der Phase der Phasenleitung; der Differenzialstörungsstrom ist auf der Nulllinie gleich der Phase der Phasenleitung entgegengesetzt. Der Beitrag der Differenzialstörungen zur Gesamtleitungsstörung ist gering und konzentriert sich hauptsächlich auf das niederfrequente Ende des Rauschspektrums, sodass sie leichter unterdrückt werden können; der Beitrag der Gleichtaktstörungen zur Leitungsstörung ist größer und konzentriert sich hauptsächlich auf die mittleren und hohen Frequenzbänder des Rauschspektrums. Die Unterdrückung von Gleichtaktstörungen ist ein schwieriger Punkt bei der Entwicklung leitungsgebundener elektromagnetischer Verträglichkeit elektronischer Geräte und gleichzeitig die Hauptaufgabe.
Es gibt einige Knoten im Schaltkreis des Flyback-Schaltnetzteils, an denen die Spannung drastisch schwankt. Im Gegensatz zu anderen Knoten im Schaltkreis, an denen das Potenzial relativ stabil ist, enthalten die Spannungen an diesen Knoten hochintensive, hochfrequente Komponenten [2]. Diese Knoten mit sehr aktiven Spannungsschwankungen werden als rauschaktive Knoten bezeichnet. Rauschaktive Knoten sind eine Quelle für leitungsgebundene Gleichtaktstörungen in Schaltnetzteilschaltkreisen, die auf die Streukapazität zur Erde im Schaltkreis einwirken und einen Gleichtaktrauschstrom M erzeugen. Und die elektromagnetische Störung im Schaltkreis hat einen größeren Einfluss auf die Streukapazität zur Erde: parasitäre Kapazität C des Drains der Leistungsschaltröhre zur Erde, parasitäre Kapazität Cp der Wicklung auf der Hauptseite des Transformators zur Sekundärseite der Wicklung, parasitäre Kapazität Cp der Wicklung auf der Sekundärseite des Transformators zur Erde, parasitäre Kapazität C der Wicklung auf der Haupt- und Sekundärseite des Transformators zum Kern, parasitäre Kapazität C des Transformatorkerns zur Erde? Diese parasitären Kapazitäten verteilen sich im Schaltkreis wie folgt
Es gibt im Schaltkreis hauptsächlich drei Kopplungspfade: von der Rauschquelle – Leistungsschaltröhre D-Pol über C mit Erde verbunden; von der Rauschquelle über C. Mit dem Sekundärkreis des Transformators verbunden und dann über C mit Erde verbunden; von der Vorder- und Sekundärspule des Transformators über C?C mit dem Transformatorkern verbunden und dann über C mit Erde verbunden. Diese drei Ströme sind die Hauptverursacher des Gleichtaktrauschstroms (in Abbildung 1 durch die schwarzen Pfeile dargestellt). Der Gleichtaktstrom wird gemessen, indem die LISN abgetastet wird, indem sie über Erde am Eingang der Stromversorgungsleitung zurückgeführt wird.
