스위칭 전원의 특성과 전자기 간섭 발생 메커니즘
스위칭 전원 공급 장치에는 네 가지 기본 특성이 있습니다.
① 위치가 비교적 명확하다. 주로 전원 스위칭 장치, 다이오드, 연결된 방열판 및 고주파 변압기에 집중되어 있습니다.
② 에너지변환장치는 ON/OFF 상태로 동작한다. 스위칭 전원 공급 장치는 스위칭 상태에서 작동하는 에너지 변환 장치이기 때문에 전압 및 전류 변화율이 높아 간섭 강도가 상당히 높습니다.
③ 전원 인쇄회로기판(PCB)의 배선은 일반적으로 수작업으로 정리된다. 이러한 배열은 PCB 분포 매개변수를 추출하고 근거리장 간섭을 예측 및 평가하는 어려움을 증가시켜 매우 임의적으로 만듭니다.
④ 스위칭 주파수는 수만Hz에서 수MHz까지 크다. 간섭의 주요 형태는 전도 간섭과 근거리 간섭입니다.
전자파 간섭 발생 메커니즘
스위칭 회로에 의해 발생되는 전자기 간섭
스위칭 회로는 주로 스위칭 튜브와 고주파 변압기로 구성된 스위칭 전원 공급 장치의 핵심입니다. 이에 의해 생성된 dv/dt는 진폭이 크고 주파수 대역이 넓으며 고조파가 풍부한 펄스입니다. 이 펄스 간섭의 주된 이유는 두 가지입니다. 한편으로는 스위치 튜브 부하는 유도 부하인 고주파 변압기의 1차 코일입니다. 스위치 튜브가 켜지는 순간 1차 코일은 큰 서지 전류를 생성하고 1차 코일의 양쪽 끝에 높은 서지 피크 전압이 나타납니다. 스위치 튜브가 단선되는 순간 1차 코일의 누설 자속으로 인해 1차 코일에서 2차 코일로 에너지의 일부가 전달되지 않습니다. 인덕터에 저장된 에너지는 컬렉터 회로의 커패시턴스 및 저항과 함께 스파이크가 있는 감쇠 진동을 형성하며, 이는 끄기 전압에 중첩되어 끄기 전압 스파이크를 형성합니다. 이러한 유형의 전원 전압 차단은 1차 코일이 연결되었을 때와 동일한 자화 서지 전류 과도 현상을 발생시키고, 이 노이즈가 입력 및 출력 단자에 전달되어 전도성 간섭을 형성하게 됩니다. 반면, 펄스 변압기의 1차 코일, 스위치 튜브 및 필터 커패시터로 구성된 고주파 스위칭 전류 루프는 상당한 공간 복사를 생성하여 복사 간섭을 형성할 수 있습니다.
고주파 정류 회로에서 다이오드의 역회복 시간으로 인한 간섭은 순방향 전도 시 정류 다이오드에 흐르는 큰 순방향 전류로 인해 발생합니다. 역방향 바이어스 전압으로 인해 꺼지면 PN 접합에 더 많은 캐리어가 축적되어 캐리어가 사라지기 전까지 전류가 반대 방향으로 흐르게 되어 역회복 전류가 급격히 감소하게 됩니다. 캐리어가 사라지고 상당한 전류 변화(di/dt)가 발생합니다.
전자파 간섭 억제 조치
전자기 간섭을 형성하는 세 가지 요소는 간섭 소스, 전파 경로 및 방해받는 장비입니다. 그러므로 전자파 간섭을 억제하는 것은 이 세 가지 측면에서 이루어져야 합니다.
목적은 간섭 소스를 억제하고, 간섭 소스와 방해받는 장비 사이의 결합 및 방사를 제거하고, 방해받는 장비의 간섭 방지 능력을 향상시켜 스위칭 전원 공급 장치의 전자기 호환성 성능을 향상시키는 것입니다.
필터를 사용하여 전자기 간섭 억제
필터링은 전자기 간섭을 억제하는 중요한 방법으로, 전력망의 장비로 유입되는 전자기 간섭을 효과적으로 억제할 수 있고 장비 내 전력망에 유입되는 전자기 간섭도 억제할 수 있습니다. 스위칭 전원 공급 장치의 입력 및 출력 회로에 스위칭 전원 필터를 설치하면 전도성 간섭 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 방사 간섭을 해결하는 중요한 무기가 됩니다. 필터링 억제 기술은 수동 필터링과 능동 필터링의 두 가지 방법으로 구분됩니다.
패시브 필터링 기술
수동 필터링 회로는 간단하고 비용 효율적이며 안정적이므로 전자기 간섭을 억제하는 효과적인 방법입니다. 수동 필터는 인덕턴스, 커패시턴스, 저항 구성 요소로 구성되며 직접적인 기능은 전도성 방출을 해결하는 것입니다.
원래 전원 공급 장치 회로의 필터링 커패시터의 대용량으로 인해 정류기 회로에서 펄스 피크 전류가 생성되며 이는 많은 고차 고조파 전류로 구성되어 전력망에 간섭을 유발합니다. 또한 회로의 스위치 튜브와 변압기의 1차 코일의 전도 또는 차단으로 인해 맥동 전류가 생성됩니다. 높은 전류 변화율로 인해 차동 및 공통 모드 간섭 신호를 포함하여 주변 회로에 서로 다른 주파수의 유도 전류가 생성됩니다. 이러한 간섭 신호는 전력망의 다른 라인으로 전송될 수 있으며 두 개의 전력선을 통해 다른 전자 장치를 간섭할 수 있습니다. 그림의 차동 모드 필터링 부분은 스위칭 전원 공급 장치 내부의 차동 모드 간섭 신호를 줄일 수 있으며 작동 중에 장비 자체에서 생성된 전자기 간섭 신호를 크게 감쇠하여 전력망으로 전송할 수 있습니다. 전자기 유도 법칙에 따라 E-Ldi/dt가 구해지며, 여기서 E는 L 양단의 전압 강하, L은 인덕턴스, di/dt는 전류 변화율입니다. 분명히 전류 변화율이 작을수록 필요한 인덕턴스는 커집니다.
