스위칭 전원 공급 장치의 전자파 적합성 설계 방법 분석
작은 크기와 높은 역률의 장점으로 인해 스위칭 전원 공급 장치는 통신, 제어, 컴퓨터 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 그러나 전자기 간섭으로 인해 추가 적용이 어느 정도 제한됩니다. 본 논문에서는 스위칭 전원장치의 다양한 전자파 장해 메커니즘을 분석하고 이를 바탕으로 스위칭 전원장치의 전자파 적합성 설계 방법을 제안한다.
스위칭 전원 공급 장치의 전자파 간섭 분석
스위칭 전원 공급 장치의 구조는 그림 1과 같습니다. 먼저 전원 주파수 AC를 DC로 정류한 다음 고주파로 변환하고 최종적으로 정류 및 필터링 회로를 통해 출력하여 안정적인 DC 전압을 얻습니다. 불합리한 회로 설계 및 레이아웃, 기계적 진동, 불량한 접지 등은 내부 전자기 간섭을 유발합니다. 동시에 트랜스포머의 누설 인덕턴스와 출력 다이오드의 역회복 전류로 인한 피크도 강력한 간섭원이 될 수 있습니다.
1 내부 간섭원
● 스위치 회로
스위치 회로는 주로 스위치 튜브와 고주파 변압기로 구성됩니다. 스위치 튜브와 방열판, 케이싱 및 전원 공급 장치의 내부 리드 사이에는 분산 정전 용량이 있습니다. 그것에 의해 생성된 du/dt는 상대적으로 큰 펄스, 넓은 주파수 대역 및 풍부한 고조파를 가지고 있습니다. 스위칭 튜브 부하는 유도 부하인 고주파 변압기의 1차 코일입니다. 원래 켜져 있던 개폐관을 끄면 고주파 트랜스포머의 누설 인덕턴스가 역기전력 E=-Ldi/dt를 발생시키고 그 값은 컬렉터의 전류 변화율에 비례한다. 누설 인덕턴스에 비례하여 차단 전압에 중첩되어 차단 전압 피크가 형성되어 전도 간섭을 형성합니다.
● 정류회로용 정류다이오드
출력 정류기 다이오드가 차단되면 역전류가 발생하며 0으로 돌아가는 시간은 접합 용량과 같은 요소와 관련이 있습니다. 변압기 누설 인덕턴스 및 기타 분포 매개변수의 영향으로 큰 전류 변화 di/dt를 생성하고 강력한 고주파 간섭을 생성하며 주파수는 수십 메가헤르츠에 도달할 수 있습니다.
● 가짜 매개변수
더 높은 주파수에서 작동하기 때문에 스위칭 전원 공급 장치의 저주파 구성 요소의 특성이 변경되어 노이즈가 발생합니다. 높은 주파수에서 부유 파라미터는 결합 채널의 특성에 큰 영향을 미치며 분포된 정전 용량은 전자기 간섭의 채널이 됩니다.
2 외부 간섭원
외부 간섭원은 전력 간섭과 낙뢰 간섭으로 나눌 수 있으며 "공통 모드"와 "차동 모드"에 전력 간섭이 존재합니다. 동시에 AC 전력망은 정류기 브리지와 필터 회로에 직접 연결되기 때문에 반 주기로 입력 전압의 피크 시간에만 입력 전류가 있으므로 전력의 입력 역률이 매우 낮습니다. 공급(약 0.6). 더욱이 이 전류에는 그리드에 고조파 "오염"을 유발하는 많은 수의 전류 고조파 구성 요소가 포함되어 있습니다.
스위칭 전원 공급 장치의 EMC 설계
전자기 간섭에는 간섭 소스, 전송 매체 및 민감한 장비의 세 가지 필수 조건이 있습니다. EMC 설계의 목적은 이 세 가지 조건 중 하나를 파괴하는 것입니다. 이를 위해 채택되는 주요 방법은 회로 대책, EMI 필터링, 차폐, 인쇄 회로 기판 간섭 방지 설계 등입니다.
1 스위칭 손실 및 스위칭 노이즈를 줄이기 위한 소프트 스위칭 기술
소프트 스위칭은 공진 기술을 기반으로 하거나 하드 스위칭을 기반으로 개발된 제로 전압/전류 상태에서 제어 기술을 사용하는 고급 스위칭 기술입니다.
소프트 스위칭의 실현 방법은 원래 회로에 작은 인덕터, 커패시터 및 기타 공진 구성 요소를 추가하고 스위칭 프로세스 전후에 공진을 도입하고 전압과 전류의 중첩을 제거하는 것입니다. 그림 2는 소프트 스위칭 기술을 사용하는 기본 스위칭 장치를 보여줍니다.
차폐를 사용하여 방사 및 유도 간섭 억제
스위칭 전원 공급 장치의 간섭 스펙트럼은 30MHz 이하의 주파수 대역에 집중되어 있으며 직경 r<λ 2π="" is="" mainly="" an="" electromagnetic="" field="" of="" near-field="" nature,="" and="" it="" is="" a="" low-impedance="" field.="" materials="" with="" good="" electrical="" conductivity="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" electric="" field,="" while="" materials="" with="" high="" magnetic="" permeability="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" magnetic="" field.="" in="" addition,="" effective="" shielding="" measures="" should="" be="" taken="" for="" transformers,="" inductors,="" power="" devices,="" etc.="" the="" ventilation="" holes="" on="" the="" shielding="" shell="" are="" preferably="" circular,="" and="" the="" number="" of="" holes="" can="" be="" many="" if="" ventilation="" conditions="" are="" satisfied,="" and="" the="" size="" of="" each="" hole="" should="" be="" as="" small="" as="" possible.="" the="" seams="" are="" to="" be="" welded="" to="" ensure="" electromagnetic="" continuity.="" filtering="" measures="" should="" be="" taken="" at="" the="" lead-in="" and="" lead-out="" lines="" of="" the="" shielded="" enclosure.="" for="" electric="" field="" shielding,="" the="" shielding="" case="" must="" be="" grounded.="" for="" magnetic="" field="" shielding,="" the="" shielded="" case="" does="" not="" need="" to="" be="">
