Elektromagnetisches Verträglichkeitsdesign für Schaltnetzteile
Unter elektromagnetischer Verträglichkeit von Schaltnetzteilen versteht man die Koexistenz verschiedener elektrischer Geräte innerhalb eines begrenzten Raums, einer begrenzten Zeit und eines begrenzten Frequenzspektrums, ohne dass es zu Leistungseinbußen kommt. Es umfasst zwei Aspekte: elektromagnetische Interferenz (EMD) und elektromagnetische Empfindlichkeit (EMS). EMD bezieht sich auf das von elektrischen Produkten ausgehende externe Rauschen, während sich EMS auf die Fähigkeit elektrischer Produkte bezieht, externen elektromagnetischen Störungen zu widerstehen. Ein Gerät mit guter elektromagnetischer Verträglichkeit sollte weder durch die umgebende elektromagnetische Umgebung beeinträchtigt werden noch elektromagnetische Störungen in der Umgebung verursachen.
Der Leistungsschalttransistor in einem Schaltnetzteil erzeugt beim Ein-/Ausschaltvorgang bei hohen Frequenzen erhebliche Spannungs- und Stromsprünge, was zu starken elektromagnetischen Störungen führt, deren Frequenzbereich jedoch (<30MHz) is relatively low. The geometric dimensions of most low-power switching power supplies are much smaller than the wavelength corresponding to a 30MHz electromagnetic field (about 10m in air medium). The electromagnetic interference phenomena studied in switching power supply systems belong to the range of quasi steady fields. When studying their electromagnetic interference problems, the main consideration is conducted interference.
2 Elektromagnetische Belästigung
Die Diskussion elektromagnetischer Störungen erfolgt im Allgemeinen unter drei Aspekten: den Eigenschaften der Störquelle, den Kopplungskanaleigenschaften der Störung und den Eigenschaften des gestörten Körpers.
2.1 Hauptquellen elektromagnetischer Störungen in Schaltnetzteilen
Zu den elektromagnetischen Störquellen in Schaltnetzteilen gehören hauptsächlich Schaltgeräte, Dioden und nichtlineare passive Komponenten; Auch eine unsachgemäße Verdrahtung von Leiterplatten ist ein wesentlicher Faktor für elektromagnetische Störungen in Schaltnetzteilen.
2.1.1 Elektromagnetische Störungen durch Schaltkreise
Bei Schaltnetzteilen sind elektromagnetische Störungen, die durch den Schaltkreis erzeugt werden, eine der Hauptstörquellen. Der Schaltkreis ist das Herzstück eines Schaltnetzteils und besteht hauptsächlich aus Schaltröhren und Hochfrequenztransformatoren. Das von ihm erzeugte dv/dt ist ein Impuls mit großer Amplitude, einem breiten Frequenzband und zahlreichen Oberwellen. Der Hauptgrund für diese Pulsstörung ist
1) Die Last der Schaltröhre ist die Primärspule des Hochfrequenztransformators, bei der es sich um eine induktive Last handelt. In dem Moment, in dem die Schaltröhre eingeschaltet wird, wird in der Primärspule ein großer Stoßstrom erzeugt, und an beiden Enden der Primärspule tritt eine hohe Stoßspitzenspannung auf. In dem Moment, in dem die Schaltröhre getrennt wird, wird aufgrund des Streuflusses der Primärspule ein Teil der Energie nicht von der Primärspule auf die Sekundärspule übertragen. Die in der Induktivität gespeicherte Energie erzeugt mit der Kapazität und dem Widerstand im Kollektorkreis eine Abklingschwingung mit einer Spitze, die der Abschaltspannung überlagert wird, um eine Abschaltspannungsspitze zu bilden. Diese Art der Unterbrechung der Versorgungsspannung erzeugt den gleichen transienten Magnetisierungsimpulsstrom wie beim Anschließen der Primärspule. Dieses Rauschen wird zu den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen weitergeleitet, führt zu Leitungsstörungen und kann in schweren Fällen zum Ausfall der Schaltröhre führen.
2) Die hochfrequente Schaltstromschleife, bestehend aus Primärspule, Schaltröhre und Filterkondensator des Impulstransformators, kann erhebliche räumliche Strahlung erzeugen und Strahlungsstörungen verursachen. Wenn die Filterkapazität des Kondensators nicht ausreicht oder die Hochfrequenzeigenschaften schlecht sind, führt die hochfrequente Impedanz am Kondensator dazu, dass hochfrequenter Strom in einem Differentialmodus zur Wechselstromversorgung geleitet wird, was zu Leitungsstörungen führt.
