Die Eigenschaften von Schaltnetzteilen und der Mechanismus der Erzeugung elektromagnetischer Störungen
Es gibt vier grundlegende Eigenschaften von Schaltnetzteilen:
① Der Standort ist relativ klar. Hauptsächlich konzentriert auf Leistungsschaltgeräte, Dioden und angeschlossene Kühlkörper und Hochfrequenztransformatoren;
② Das Energieumwandlungsgerät arbeitet im Ein-/Aus-Zustand. Da es sich bei einem Schaltnetzteil um ein Energieumwandlungsgerät handelt, das im Schaltzustand arbeitet, sind seine Spannungs- und Stromänderungsgeschwindigkeiten hoch, was zu einer erheblichen Störintensität führt;
③ Die Verkabelung von Leistungsplatinen (PCBs) erfolgt in der Regel manuell. Diese Anordnung macht es äußerst willkürlich und erhöht die Schwierigkeit, PCB-Verteilungsparameter zu extrahieren und Nahfeldinterferenzen vorherzusagen und zu bewerten.
④ Die Schaltfrequenz ist groß und reicht von Zehntausenden Hz bis zu mehreren Megahertz. Die Hauptstörungen sind leitungsgebundene Störungen und Nahfeldstörungen.
Mechanismus der Erzeugung elektromagnetischer Interferenzen
Elektromagnetische Störungen durch Schaltkreise
Der Schaltkreis ist das Herzstück des Schaltnetzteils und besteht hauptsächlich aus Schaltröhren und Hochfrequenztransformatoren. Das von ihm erzeugte dv/dt ist ein Impuls mit großer Amplitude, einem breiten Frequenzband und reichen Oberwellen. Die Hauptgründe für diese Impulsstörungen sind zweierlei: Einerseits handelt es sich bei der Schaltröhrenlast um die Primärspule eines Hochfrequenztransformators, bei der es sich um eine induktive Last handelt. In dem Moment, in dem die Schaltröhre eingeschaltet wird, erzeugt die Primärspule einen großen Stoßstrom und an beiden Enden der Primärspule tritt eine hohe Stoßspitzenspannung auf; Im Moment der Trennung der Schaltröhre wird aufgrund des Streuflusses der Primärspule ein Teil der Energie nicht von der Primärspule auf die Sekundärspule übertragen. Die im Induktor gespeicherte Energie erzeugt zusammen mit der Kapazität und dem Widerstand im Kollektorkreis eine abklingende Schwingung mit Spitzen, die sich der Abschaltspannung überlagert und so eine Abschaltspannungsspitze bildet. Diese Art der Unterbrechung der Versorgungsspannung erzeugt den gleichen magnetischen Stoßstromstoß wie beim Anschließen der Primärspule, und dieses Rauschen wird auf die Eingangs- und Ausgangsklemmen übertragen und führt zu Leitungsstörungen. Andererseits kann die hochfrequente Schaltstromschleife, bestehend aus Primärspule, Schaltröhre und Filterkondensator des Impulstransformators, erhebliche räumliche Strahlung erzeugen und Strahlungsstörungen verursachen.
Die durch die Sperrverzögerungszeit der Diode im Hochfrequenz-Gleichrichterkreis verursachte Störung wird durch einen großen Durchlassstrom verursacht, der während der Durchlassleitung durch die Gleichrichterdiode fließt. Wenn es aufgrund der Sperrvorspannung ausgeschaltet wird und sich mehr Träger im PN-Übergang ansammeln, fließt der Strom in der Zeit vor dem Verschwinden der Träger in die entgegengesetzte Richtung, was zu einem starken Rückgang des Sperrerholungsstroms führt Die Träger verschwinden und verursachen eine erhebliche Stromänderung (di/dt).
Maßnahmen zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen
Die drei Elemente, die elektromagnetische Störungen verursachen, sind die Störquelle, der Ausbreitungsweg und gestörte Geräte. Daher sollte die Unterdrückung elektromagnetischer Störungen unter diesen drei Gesichtspunkten erfolgen.
Der Zweck besteht darin, Störquellen zu unterdrücken, Kopplungen und Strahlung zwischen Störquellen und gestörten Geräten zu beseitigen, die Entstörungsfähigkeit gestörter Geräte zu verbessern und dadurch die elektromagnetische Verträglichkeit von Schaltnetzteilen zu verbessern.
Verwendung von Filtern zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen
Die Filterung ist eine wichtige Methode zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen, mit der elektromagnetische Störungen, die in die Geräte im Stromnetz gelangen, wirksam unterdrückt werden können und auch elektromagnetische Störungen, die in das Stromnetz innerhalb der Geräte gelangen, unterdrückt werden können. Der Einbau eines Schaltnetzfilters in die Eingangs- und Ausgangskreise eines Schaltnetzteils kann nicht nur das Problem leitungsgebundener Störungen lösen, sondern ist auch eine wichtige Waffe zur Lösung von Strahlungsstörungen. Die Filterunterdrückungstechnologie ist in zwei Methoden unterteilt: passive Filterung und aktive Filterung.
Passive Filtertechnologie
Passive Filterschaltungen sind einfach, kostengünstig und zuverlässig und somit eine wirksame Möglichkeit zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen. Passive Filter bestehen aus Induktivitäts-, Kapazitäts- und Widerstandskomponenten und ihre direkte Funktion besteht darin, leitfähige Emissionen zu beseitigen.
Aufgrund der großen Kapazität des Filterkondensators im ursprünglichen Stromversorgungskreis entstehen im Gleichrichterkreis Impulsspitzenströme, die sich aus einer Vielzahl von Oberschwingungsströmen höherer Ordnung zusammensetzen und Störungen im Stromnetz verursachen; Darüber hinaus erzeugt die Leitung oder Unterbrechung der Schaltröhre im Stromkreis sowie der Primärspule des Transformators einen pulsierenden Strom. Aufgrund der hohen Stromänderungsgeschwindigkeit werden in den umliegenden Stromkreisen induzierte Ströme unterschiedlicher Frequenz erzeugt, darunter auch Differenz- und Gleichtakt-Störsignale. Diese Störsignale können auf andere Leitungen des Stromnetzes übertragen werden und über zwei Stromleitungen andere elektronische Geräte stören. Der Differentialmodus-Filterteil in der Abbildung kann die Differentialmodus-Interferenzsignale innerhalb des Schaltnetzteils reduzieren und die elektromagnetischen Interferenzsignale, die das Gerät selbst während des Betriebs erzeugt, stark dämpfen und an das Stromnetz übertragen. Nach dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion erhält man E-Ldi/dt, wobei E der Spannungsabfall an beiden Enden von L, L die Induktivität und di/dt die Stromänderungsrate ist. Offensichtlich ist die erforderliche Induktivität umso größer, je kleiner die Stromänderungsrate ist.
