Az EMI csökkentése a kapcsoló tápegységekben (SMPS); Elektronika-Ma
Az EMI (elektromágneses interferencia) egy elektronikus eszköz meghibásodása, amikor egy másik elektronikus eszköz által létrehozott elektromágneses mező (EMF) vagy rádiófrekvenciás (RF) spektrum közelében van.
A kapcsoló tápegységek (SMPS) természetüknél fogva átlagosan elektromos zajt generálnak (a kapcsolási frekvencián és a kapcsolódó harmonikusokon), de gondos tervezéssel a teljesítmény teljesül.
Az alapvető szabványok az IEC 61000 (elektromágneses összeférhetőség - EMC) és az IEC 60601 (immunitás követelmények). Az alkatrészek megfelelő ismerete, a nyomtatott áramköri kártya (PCB) megfelelő megtervezése és a közös módú impedanciák csökkentése minimálisra csökkenti az áramellátás EMI-kibocsátását, egyéb külső intézkedések (Pi-szűrők, közös üzemmódú sokkok, elnyomók, fémárnyékolás) nélkül. Az alkalmazástól függően: ipari, orvosi, alacsony zajszintű akusztika, nehéz környezetek (hőmérséklet, magas páratartalom), nagy teljesítménysűrűség, nagyon magas megbízhatóság ... a forrásoknak eltérő az ára, ami tükrözi a
az alkatrészek kialakítása és minősége.
Miért okoznak áramforrások elektromos zajt?
Bármely kapcsolási forrás a feszültség vagy az áram rövid időközönkénti változásán alapul
idő minden kapcsolási ciklusban (pl. egy FET 0-ról 200 V-ra kapcsol 40ns-ben). Bármely útvonal, csatlakozási pont és alkatrész a zavarok lehetséges forrása. Az elektronikus alkatrészek esetében a gyártók általában nem határozzák meg az EMI teljesítményét és azt, hogy miként válhatnak zajforrássá. Az 1. és 2. ábra bemutatja, hogyan lehet zajokat létrehozni az áramkörök nagy változásaival (di/dt), illetve feszültségcsúcsokkal (dV/dt).
A vezetékek (PCB) szerepe, tervezési szabályok
1. Minimalizálja az aktuális hurok területeit. Az áramkörök akkor fordulnak elő, amikor az áramok többféle módon térnek vissza a földre.
Az áramkörök generátorok és EMI antennák. A váltakozó áramú áramok (50 kHz-es 1 MHz-es frekvencia) a vezetékeken keresztül áramlanak, így indukciós és elektromágneses sugárzási jelenségek fognak bekövetkezni.
jegyzet. Faraday törvénye azt mutatja, hogy az áramkörben indukált feszültség megegyezik az áramkör felületén átmenő mágneses fluxus variációs sebességével: e = - Δ φ/Δt.
2. Győződjön meg arról, hogy nincsenek úszó részek, és hogy az összes hurok csatlakozik a földhöz.
3. A jeleket a lehető legrövidebb és szétválasztottabb, csillagként elrendezett csatlakozásokon keresztül zárták a földre az integrált áramkör minden GND csatlakozójánál, és az elektromos vezetékek is csillagkapcsolattal rendelkeznek a földjükhöz. Végül csak egyetlen kapcsolat lesz a jeltömeg (referencia kis jeleknél, vezérlési információkkal) és a teljesítménytömeg (referencia nagy visszatérő áramokhoz, vezérelt teljesítmény) között egyetlen pontban.
4. A kábelkötegen a tápellátás részének alapsíkját el kell választani a jelek alapsíkjától, figyelembe véve az elsődleges és a másodlagos vezeték huzalozásánál jelentkező galvanikus elválasztást.
5. A nyomtatott áramköri lapoknak és a sodrott érpárú kábeleknek a lehető legrövidebbeknek kell lenniük, és úgy kell elrendezniük, hogy minimalizálják azokat a hurkokat, amelyek forrás okozta antennák, áramok lehetnek az egyéb eszközök EMI-jének következtében.
6. A földelés biztonsági okokból, nem pedig az EMI csökkentésére szolgál.
hogy ne adjunk hozzá parazita induktivitásokat. A transzformátor az első elem, amely meghatározza az EMI-t a tápegységben, mivel ez a legzajosabb alkotóelem.
A transzformátor megtervezése igazi művészet, mind a mágneses mag típusának, a tekercselés irányának, mind a tekercselés árnyékolásának megválasztásában (az árnyékolás csökkenti az EMI-t, de növeli a parazita kapacitást és implicit módon a szivárgási áramot), valamint a kábelezés helyzetét. A jelek galvanikus leválasztása esetén transzformátorok helyett (amelyek EMI-t generálnak, és hajlamosak a jelek mágneses mezők általi korrupciójára), illetve optocsatolók helyett (amelyek alacsony EMI-emisszióval és magas immunitással rendelkeznek, de alacsony megbízhatósággal, gyakran alacsony immunitással és a jelátviteli tényező időbeli romlása), ajánlott szilíciumszigetelők, amelyek transzformátorként vagy kondenzátorként is megvalósíthatók.
A túlzott kimeneti kapacitás, alacsony soros ellenállással (ESR) és nagyobb induktivitással kombinálva egyes források rezgést okozhatnak. Ezért egyes források elfogadhatnak nagyobb kimeneti kondenzátorokat, amennyiben az ESR magasabb.