스위칭 전원 공급 장치의 간섭 방지 설계

스위칭 전원 공급 장치의 간섭 방지 설계

스위칭 전원 공급 장치의 EMC 설계는 다음 측면을 고려해야 합니다.

1) 필터

2) 고주파 변압기

3) 소프트 스위칭 기술 4) 공통 모드 간섭의 능동적 억제

5) 인쇄 회로 기판 배선의 EMC 설계

3EMC 설계 측정

3.1 필터

필터링은 전도성 방해를 억제하는 방법입니다. 예를 들어 전원 공급 장치의 입력단에 필터를 연결하면 전력망의 노이즈가 전원 공급 장치 자체에 침입하는 것을 억제할 수 있으며 스위칭 전원 공급 장치에서 생성되어 전력망으로 피드백되는 간섭도 억제할 수 있습니다. 전력선의 전도 간섭을 억제하는 중요한 장치로서 전력 필터는 장비 또는 시스템의 전자파 적합성 설계에서 매우 중요한 역할을 합니다. 전송선의 전도 간섭을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 전송선의 방사 방출에 상당한 억제 효과가 있습니다. 필터 회로에서 피드스루 커패시터, 3단자 커패시터 및 페라이트 자기 링을 선택하면 회로의 필터 특성을 향상시킬 수 있습니다. 적절한 필터의 적절한 설계 또는 선택과 필터의 올바른 설치는 간섭 방지 기술의 중요한 구성 요소입니다. 구체적인 대책은 다음과 같다. 1) AC 입력 단자에 전원 필터를 설치하고 그 회로는 그림 1과 같다. 그림에서 Ld와 Cd는 차동 모드 노이즈를 억제하는 데 사용된다. 일반적으로 Ld는 100-700μH이고 Cd는 1-10μF입니다. Lc 및 Cc는 공통 모드 노이즈를 억제하는 데 사용되며 실제 조건에 따라 조정할 수 있습니다.

필터의 공통 모드 바이패스 커패시터가 작동하려면 접지되어야 하므로 모든 전원 공급 장치 필터는 접지되어야 합니다(제조업체의 특별 지침에 따라 접지가 허용되지 않는 필터 제외). 일반적인 접지 방법은 필터를 금속 케이싱에 연결하는 것뿐만 아니라 필터 케이싱을 더 두꺼운 전선으로 연결하는 것입니다.

장비의 접지 지점에 연결하십시오. 접지 임피던스가 낮을수록 필터링 효과가 좋습니다.

필터는 가능한 전원 인렛에 가깝게 설치해야 합니다. 필터의 입력 및 출력 끝은 간섭 신호가 입력 끝에서 출력 끝으로 직접 연결되지 않도록 가능한 한 멀리 떨어져 있어야 합니다.

2) 전원 공급 장치의 출력에 출력 필터를 추가합니다. 고주파 커패시터를 추가하고 출력 필터 인덕터의 인덕턴스와 필터 커패시터의 용량을 높이면 차동 모드 노이즈를 억제할 수 있습니다. 여러 커패시터를 병렬로 연결하면 효과가 더 좋아집니다. 3.2 고주파 변압기

고주파 변압기의 1차측, 2차측, 스위치 튜브의 C극과 E극 사이, 출력 정류기 다이오드에 RC 흡수망을 설치합니다.

3.3 소프트 스위칭 기술

소프트 스위칭 기술을 적용하면 전력 MOSFET 및 IGBT가 제로 전압에서 켜지고 제로 전류에서 꺼지기 때문에 전자기 간섭을 줄이는 데 도움이 되며, 고속 복구 다이오드도 소프트 오프되어 전력 소비를 줄일 수 있습니다. 회로. 전원 장치의 di/dt 및 dv/dt는 EMI 수준을 줄일 수 있습니다. 소프트 스위칭 기술이 리플의 고차 고조파를 억제하는 데에만 특정 효과가 있다는 것이 실험을 통해 입증되었습니다.

3.4 공통 모드 간섭의 능동 억제 기술

공통 모드 간섭 능동 억제 기술은 공통 모드 간섭을 억제하기 위해 노이즈 소스로부터 조치를 취하는 방법입니다. 이 방법의 아이디어는 EMI를 유발하는 메인 스위칭 전압 파형과 완전히 반대되는 메인 회로에서 보상 EMI 노이즈 전압을 추출하고 이를 사용하여 원래 스위칭 전압의 영향을 균형을 맞추는 것입니다.

3.5 인쇄 회로 기판

실습을 통해 인쇄 기판의 구성 요소 레이아웃 및 배선 설계가 스위칭 전원 공급 장치의 EMC 성능에 큰 영향을 미친다는 것이 입증되었습니다. 고전압 전원 버스바와 일부 고주파 전원 스위치 및 자기 부품도 있습니다. 인쇄 기판의 제한된 공간에서 구성 요소의 위치를 ​​합리적으로 배열하는 방법은 회로의 각 구성 요소의 간섭 방지 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 및 회로 신뢰성.

3.5.1 와이어 임피던스의 영향

인쇄된 와이어의 특성 임피던스를 분석하여 인쇄된 와이어의 배치 방법, 길이, 너비 및 레이아웃 방법을 선택합니다.

단일 와이어의 특성 임피던스는 DC 저항 R과 자기 인덕턴스 L로 구성됩니다.

Z=R 더하기 jωL(1) L=2lln(2)

공식에서 : l - 와이어 길이;

b - 와이어 폭.

분명히 인쇄된 라인 l이 짧을수록 DC 저항 R이 작아집니다. 동시에 인쇄된 선의 폭과 두께를 늘리면 DC 저항 R도 줄일 수 있습니다.

식(2)에서 인쇄선의 길이 l이 짧을수록 자기 인덕턴스 L은 작아지고, 인쇄선의 폭 b를 증가시키면 자기 인덕턴스 L도 감소할 수 있음을 알 수 있다. 다중 인쇄 라인은 DC 저항 R과 자체 인덕턴스 L로 구성될 뿐만 아니라 상호 인덕턴스 M의 영향도 있으며 상호 인덕턴스 M은 인쇄된 라인의 길이와 너비뿐만 아니라 사이의 거리에도 영향을 받습니다. 인쇄된 라인. 중요한 역할을 합니다. 머=2엘(3)

공식에서: s——두 라인 사이의 거리, 두 라인 사이의 거리를 늘리면 상호 인덕턴스가 감소할 수 있습니다.

위와 같은 현상을 고려하여 인쇄회로기판을 설계할 때 전원선, 접지선 및 기타 인쇄선은 인덕턴스를 가지므로 전원선과 접지선의 임피던스는 가능한 한 줄여야 한다. 전류가 크게 변하면 큰 전압 강하가 발생하고 접지선의 전압 강하는 공용 임피던스 간섭 형성에 중요한 요소이므로 접지선은 가능한 한 짧게 해야 하며 전원선과 접지선은 최대한 두꺼워야 합니다.

양면 인쇄 기판의 설계에 있어서 전원선과 접지선을 최대한 두껍게 하는 것 외에도 접지선과 전원선 사이에 고주파 특성이 좋은 디커플링 커패시터를 설치해야 합니다. 또한 두 개의 인쇄된 신호 라인을 병렬로 실행하지 마십시오. 병렬 배선을 피할 수 없는 경우 다음 방법으로 해결할 수 있습니다. 1) 차폐를 위해 두 신호 라인 사이에 접지선을 추가합니다.

2) 두 라인 사이의 전자기장의 영향을 줄이기 위해 가능한 한 두 병렬 신호 라인 사이의 거리를 유지하십시오.

3) 평행한 두 신호선에 흐르는 전류의 방향은 반대이다. (유도 자속을 줄이기 위한 목적)

3.5.2 컴포넌트 레이아웃

인쇄 회로 기판을 설계할 때 일반적으로 작업 조건의 제한으로 인해 간섭 소스와 피해자를 피하기가 어렵습니다. 이때 구성 요소가 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 너무 긴 인쇄 라인으로 인한 간섭을 피하기 위해 상호 관련된 구성 요소를 함께 배치하십시오. 또한 입력 신호와 출력 신호를 가능한 한 리드 포트 근처에 배치하십시오. , 결합 경로로 인한 간섭을 방지합니다.

4 구조적 조치

차폐는 전자기 호환성 문제를 해결하는 중요하고 효과적인 수단입니다.