고주파 스위칭 전원 공급 장치를 위한 전자파 적합성 설계 솔루션
고주파 스위칭 전원 공급 장치 자체의 전자기 간섭(EMI) 문제를 제대로 처리하지 않으면 전력망을 쉽게 오염시키고 다른 전기 장비의 정상적인 작동에 직접적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 전자기 오염을 쉽게 형성할 수 있습니다. 주파수 스위칭 전원 공급 장치의 전자기 호환성(EMC) 문제가 발생합니다. 본 논문에서는 철도 신호용 전원공급장치 패널에 사용되는 1200W(24V/50A) 고주파 스위칭 전원공급장치 모듈의 규격을 초과하는 전자파 교란 문제를 중점적으로 분석하고 개선방안을 제안한다.
고주파 스위칭 전원 공급 장치에 의해 생성된 전자기 교란은 전도 교란과 방사 교란의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 전도된 괴롭힘은 30MHz 미만의 주파수로 AC 전원 공급 장치를 통해 전송됩니다. 방사성 괴롭힘은 30~1000MHz의 주파수로 우주를 통해 전송됩니다.
고주파 스위칭 전원 공급 장치의 전자파 방해 원인 분석
회로의 정류기 및 전력관 Q1, 그림 1b 회로의 전력관 Q2~Q5, 고주파 변압기 T1 및 출력 정류기 다이오드 D1~D2는 모두 고주파수 전압이 발생할 때 전자기 방해의 주요 원인입니다. 주파수 스위칭 전원 공급 장치가 작동 중입니다. 구체적으로 아래와 같이 분석합니다.
정류기의 정류 과정에서 생성된 고차 고조파는 전력선을 따라 전도 교란 및 방사 교란을 유발합니다.
스위칭 전원 튜브는 고주파 온/오프 상태에서 작동합니다. 스위칭 손실을 줄이고 전력 밀도와 전반적인 효율성을 향상시키기 위해 스위칭 튜브는 일반적으로 몇 마이크로초 내에 더 빠르고 빠르게 켜지고 꺼집니다. 이러한 속도로 켜고 끄면 서지 전압 및 서지 전류가 형성되어 고주파 및 고전압 피크 고조파가 발생하여 공간 및 AC 입력 라인에 전자파 교란이 발생합니다.
고주파 변압기 T1은 전력 변환을 수행하는 동안 교번 전자기장을 생성하고 전자기파를 공간으로 방사하여 방사선 괴롭힘을 형성합니다. 변압기의 분산 인덕턴스와 커패시턴스는 발진을 생성하고 변압기의 1차 단과 2차 단 사이의 분산 커패시턴스를 통해 AC 입력 루프에 결합되어 전도 방해를 형성합니다.
출력 전압이 상대적으로 낮을 때 출력 정류기 다이오드는 고주파 스위칭 상태에서 작동하며 이는 전자기 교란의 원인이기도 합니다.
다이오드의 리드 기생 인덕턴스, 접합 용량 및 역회복 전류의 영향으로 인해 매우 높은 전압 및 전류 변화율에서 작동합니다. 다이오드의 역회복 시간이 길수록 피크 전류의 영향은 더 커집니다. , 교란 신호가 강해질수록 일종의 차동 모드 전도 교란인 고주파 감쇠 발진이 발생합니다.
이렇게 생성된 전자기 신호는 모두 전원선, 신호선, 접지선 등의 금속선을 통해 외부 전원 공급 장치로 전달되어 전도성 방해를 형성합니다. 방사 교란은 전선과 장치 또는 안테나 역할을 하는 상호 연결을 통해 방사되는 교란 신호로 인해 발생합니다.
3. 고주파 스위칭 전원장치의 전자파 방해에 대한 전자파 적합성 설계
스위칭 전원 공급 장치에 의해 생성된 고차 고조파를 억제하려면 스위칭 전원 공급 장치 입구에 전원 필터를 추가하십시오.
입력 및 출력 전원 라인에 페라이트 자기 링을 추가하면 전원 라인의 고주파 공통 모드를 억제할 뿐만 아니라 전원 라인을 통해 방사되는 방해 에너지도 줄어듭니다.
차동 모드 복사의 루프 영역을 줄이려면 전력선을 접지선에 최대한 가깝게 유지하십시오. 입력 AC 전원 라인과 출력 DC 전원 라인을 별도로 배선하여 입력과 출력 사이의 전자기 결합을 줄입니다. 신호 라인을 전력선에서 멀리 두고 접지에 가깝게 유지하십시오. 라인은 라우팅되어야 하며 루프의 루프 영역을 줄이기 위해 라인이 너무 길어서는 안 됩니다. PCB 보드의 선 너비가 갑작스러워서는 안 되며 모서리에 호 전환을 사용하고 직각이나 날카로운 모서리를 사용하지 마십시오.
칩과 MOS 스위치 튜브에 디커플링 커패시터를 장치의 전원 및 접지 핀에 최대한 가깝게 설치하십시오.
접지선에 Ldi/dt가 존재하기 때문에 PCB 기판과 섀시는 구리 기둥을 사용하여 간접적으로 연결됩니다. 구리 기둥과의 연결에 적합하지 않은 경우에는 더 두꺼운 전선을 사용하고 근처에 접지해야 합니다.
스위치 튜브와 출력 정류 다이오드의 양쪽 끝 부분에 RC 흡수 회로를 추가하여 서지 전압을 흡수합니다.
