درک الکتروماتیک الکترومغناطیسی در قدرت

تداخل الکترومغناطیسی (EMI) هنگامی رخ می دهد که زوج های انرژی الکترومغناطیسی ناخواسته به مدارهای حساس تبدیل می شوند، باعث تخریب عملکرد یا شکست آشکار می شوند.در ماژول های تامین برق جمع آوری، مجرمان اولیه نیمه هادی های سریع سوئیچ و حساس هستند (MOSFETs، دیودها) و اجزای مغناطیسی با فرکانس بالا (مستاتورها، ترانسفورماتورها) محدودیت های فیزیکی یک نیروی کوچک برای قرار دادن عناصر پر سر و حساس در مدیریت نزدیک، به چالش برانگیز است - به خوبی بیشتر از درک گام های ساده تر از ترکیب کردن.

حرکت EMI در امتداد خطوط برق و رد سیگنال، در حالی که دیزل تابش از طریق هوا به عنوان میدان های الکتریکی و مغناطیسی پخش می شود، هر دو حالت می توانند از همان گره سوئیچ سرچشمه بگیرند، و هر کدام باید با فیلتر مناسب، سپر و تکنیک های تنظیم مقررات تنظیم کننده طرح، مانند CISPR 22 / 32 (EN 55032) و بخش 15 تنظیم مرزهای سخت گیرانه در انتشار گازهای گلخانه ای اجازه می دهد، بنابراین دستیابی به محصولات اختیاری برای محصولات تجاری نیست.

منبع کلیدی EMI در طراحی های Compact

عناصر زیر اغلب مسئول ایجاد مداخله مشکل ساز در ماژول های قدرت مینیاتور هستند:

  • [[۱] [۱۰] [۱۰] ترانزیستور های شستشوی [۱۰] [۱۰] [۱]] - بالا / dvt و d/dt در گره سوئیچ ایجاد سر و صدا گسترده.
  • دیودهای راکونیف - جریان بازیابی معکوس تزریق می کند بالا فرکانس بالا به مدار.
  • [[۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱]] [۱]] [۱۰]] [۱]] [۱]] - نشتی از کراهت و تبدیل کنندگان می تواند به صورت نزدیک جفت شوند.
  • [[۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰]] [۱]]] - خازن استریو بین گره سوئیچ و زمین یا گرما، راهی برای جریان های با فرکانس بالا فراهم می کند.
  • کابل های خروجی / خروجی [FLT 1] - آنها به عنوان آنتن عمل می کنند، و صدای را که در داخل ماژول سرچشمه می گیرد، را می دهند.

استراتژی های اساسی برای کاهش EMI

۱- Optimized PCB Set

طرح تخته مدار چاپی مسلماً تنها عامل تاثیرگذار در تعیین عملکرد EMI است.در ماژول های فشرده هر میلیمتری، بنابراین اولویت بندی بسیار مهم است.

  • مناطق حلقه ای - حلقه های جریان بالا (به عنوان مثال خازن ورودی - سوئیچ برش دهنده خروجی خازن) باید به عنوان کوچک در صورت امکان استفاده از یک هواپیمای زمینی اختصاص یافته به طور مستقیم تحت مرحله قدرت برای کاهش inductance و ارائه یک مسیر بازگشت کم است.
  • گره های با فرکانس بالا را کوتاه نگه دارید - گره سوئیچ (برخل از بالا) باید یک جزیره مس کوچک باشد که تنها به اسکر و کم عمق تقسیم شده متصل است.
  • سیگنال و قدرت - از یک رویکرد ستاره ای یا تقسیم شده برای جلوگیری از جریان های بازگشت پر سر و صدا از آلوده کردن مدار کنترل استفاده کنید.
  • استفاده از طریق دوخت - قرار دادن چندین از طریق اطراف لبه های یک هواپیمای زمینی برای کاهش کمبود و حاوی انرژی با فرکانس بالا.

برای بررسی دقیق تر دستورالعمل های طرح بندی، یادداشت درخواست در طرح PCB برای مبدل های کشویی گام را ببینید.

۲- تکنیک های مهار و زمین

هنگامی که طرح به تنهایی نمی تواند انتشار به اندازه کافی سرکوب کند، سپر فیزیکی برای ماژول های جمع آوری لازم می شود، رویکردهای مشترک شامل:

  • محفظه فلزی یا قوطی - یک سپر فلزی پایه پوشش منطقه سوئیچ حاوی میدان های تابشی است.اطمینان حاصل کنید که سپر دارای تماس کم ارتفاع به هواپیما در نقاط مختلف است.
  • هواپیماهای زمینی در PCB های چند لایه، یک هواپیمای جامد (یا دو) بین لایه های قدرت قرار داده شده و لایه های سیگنال به عنوان یک سپر ذاتی عمل می کند.
  • - اجرای یک رد پایه در هر طرف از خط سیگنال حساس می تواند اتصال خازن را کاهش دهد.

زمین سازی باید با دقت انجام شود تا از ایجاد حلقه هایی که به عنوان آنتن عمل می کنند، اجتناب شود.یک توصیه مشترک این است که از یک مرجع زمین تک و کم ارتفاع برای تمام مدارها استفاده کنید، که اغلب به عنوان یک زمین مداوم در لایه پایین یک هیئت مدیره دو لایه اجرا می شود.

۳- فیلتر ورودی و خروجی

فیلترها دفاع اصلی در برابر EMI انجام شده هستند.آنها باید در نقاط ورودی قدرت ماژول و خروجی قرار داده شوند تا از سر و صدا در اتوبوس ورودی یا رسیدن به بار جلوگیری کنند.

  • فیلتر خروجی - ترکیبی از عناصر رایج (CM) و عناصر مختلف (DM) برای DM، یک فیلتر pi ( خازن-inductor-inductor-capacior) با یک ایزوتریت اغلب کافی است.
  • فیلتر خروجی - فیلتر LC سفارش دوم پس از خازن خروجی خروجی خروجی خروجی خروجی خروجی خروجی و انفجار با فرکانس بالا را کاهش می دهد.
  • برکولک و خازن ها را دور بزنید - خازن های سرامیکی کم ESR را تا حد امکان به پین های IC نزدیک کنید، با خازن های الکتروتکنیک یا پلیمر بزرگتر، بیشتر دور می شوند تا اجزای فرکانس پایین تر را کنترل کنند.

برای یک راهنمای طراحی فیلتر جامع، به مقاله دستگاه های Analog در طراحی فیلتر EMI مراجعه کنید.

۴- مدارهای Snubber

Snubbers انرژی ذخیره شده در رسوب انگل و خازن را پراکنده می کند، زنگ زدن را که در غیر این صورت صدای دو توپولوژی رایج را می توان به صورت زیر پخش کرد:

  • ] - شبکه مقاومت کننده در سراسر گره سوئیچ به زمین قرار داده شده است. ارزش مقاومت انتخاب شده است به طور انتقادی مخزن LC تشکیل شده توسط عناصر انگل.
  • (فَلَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُوا مَنَا مَنَهُمَهُمَا بِنَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمْهُهُهُهُهُمْهُوا مَهُمَهُوا مَهُمْهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُوا مَهُمْهُمَهُمَهُوا مَهُمَهُمَهُوا مَهُمَهُمَهُمَهُوا مَهُمَهُمَهُمَهُوَهُمَهُوَهُوَهُمَهُوَهُمَهُوَهُمَ

Snubbers اضافه کردن قدرت، اما اغلب در ماژول های فشرده که در آن انگل های طرح بالا و حاشیه نازک هستند، ضروری است.

۵- گسترش طیف Modulation

بسیاری از کنترل کننده های مدرن برق، تکنیک های پراکنده را ادغام می کنند که فرکانس تغییر را کمی در اطراف یک نقطه مرکزی متفاوت می کند.این انرژی را بر روی یک گروه فرکانس گسترده تر توزیع می کند، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در هر فرکانس منفرد می تواند 6 تا 15 dB در اصول و هارمونیک باشد که ممکن است به اندازه کافی برای عبور از محدودیت های نظارتی بدون فیلتر اضافی مفید باشد.

انتخاب ششم

انتخاب اجزای با نسل EMI پایین تر می تواند تلاش های مهم طراحی را نجات دهد:

  • (FLT:0) پوشش سریع یا دیودهای Schottky - کاهش جریان بهبودی معکوس و زنگ زدن با فرکانس بالا مرتبط.
  • (به جز این که در آن زمان به صورت زیر به صورت زیر به صورت زیر به صورت زیر به صورت زیر به صورت زیر به صورت زیر به صورت زیر به صورت زیر به صورت زیر و در صورت افزایش و کاهش سرعت و میزان استفاده از آن، به صورت زیر اشاره می شود.
  • از این روستاتورها - مینیمال میدان مغناطیسی گمراه کننده. Toroids یا عایق های میله ای در ماژول های فشرده ترجیح داده شده است.
  • خازن های سرامیکی کم (SLT:1) - ارائه تجزیه و تحلیل فرکانس بالا در مقایسه با انواع الکترولیتی آلومینیوم یا تیتانوم.

راهنمای طراحی عملی

برای یک ماژول تامین برق جمع آوری، چک لیست زیر می تواند به اطمینان از عملکرد EMI از ابتدا کمک کند:

  1. فرکانس تغییر و هر گونه گزینه های گسترش-spectrum را در اوایل تعریف کنید.
  2. از یک PCB چهار لایه با هواپیماهای زمینی و برق اختصاصی استفاده کنید اگر مجوز فضا وجود داشته باشد.
  3. خازن ورودی و خروجی را تا حد ممکن نزدیک کنید، با ردهای کوتاه و گسترده.
  4. یک فیلتر pi-filter را در ورودی و یک فیلتر LC در خروجی قرار دهید.
  5. یک snubber RC را در سراسر گره سوئیچ اضافه کنید (ارزش تعیین شده توسط اندازه گیری).
  6. پوشش منطقه پر سر و صدا با یک فلز پایه می تواند اگر انتشار گازهای گلخانه ای بالا باقی بماند.
  7. تست پیش از توافق با استفاده از یک کاوشگر نزدیک به میدان و تجزیه و تحلیل طیف برای گرفتن مسائل در اوایل انجام دهید.

هدایت دقیق در اندازه گیری های پیش از توافق می تواند در Rohde & یافت شود؛ پیش از آزمایش EMI Schwarz's pre-compliance EMI .

تست و تکرار

هیچ شبیه سازی نمی تواند کاملا پیش بینی EMI دنیای واقعی. اندازه گیری فیزیکی ضروری است.استفاده از یک تجزیه و تحلیل طیف با یک کاوشگر نزدیک به میدان برای شناسایی نقاط داغ در هیئت مدیره. منابع نویز عمومی اغلب با حلقه های فیزیکی طرح و نزدیکی گره سوئیچ به دیگر رد و بدل کردن، هنگامی که یک انتشار غالب شناسایی شده است، یک تعمیر هدفمند - مانند حرکت یک ردیابی، اضافه کردن یک خازن کوچک، یا تنظیم کننده - تأیید شده و یا تنظیم کننده - تأیید شده است.

برای انتشار گازهای گلخانه ای، یک سایت آزمایشی باز (OATS) یا یک اتاق کاملاً اکراهی برای انطباق رسمی مورد نیاز است، با این حال، بسیاری از تیم های طراحی از یک اتاق نیمه بومی یا یک سلول GTEM برای پیش از آن استفاده می کنند. کلید این است که به سرعت در طول فاز نمونه اولیه به جای انتظار تا زمانی که هیئت مدیره نهایی برای صدور گواهینامه ارائه شده است.

تعادل عملکرد، اندازه و هزینه

در ماژول های تامین برق جمع آوری، هر استراتژی کاهش EMI با معاملات خروجی می یابد.برای مثال، اضافه کردن یک ردیاب فیلتر بزرگ اندازه و هزینه را افزایش می دهد؛ یک سپر فلزی گام های مونتاژ و چالش های تخریب گرما را اضافه می کند؛ تعمیم اندازه گیری طیف گسترده ای از حد می تواند کمی بهره وری در بارهای نور کاهش یابد. مهندس باید استراتژی هایی را که بیشترین سود را برای محدودیت های خاص طراحی ارائه می دهد، اغلب یک طرح ترکیبی از سیم کشی تمیز، و یا یک فیلتر کوچک است.

همچنین شایان ذکر است که عملکرد EMI و عملکرد حرارتی به طور نزدیک به هم مرتبط است.یک سپر که گرما را به دام می اندازد ممکن است یک ماژول قدرت را به طور مشابه، یک snubber که قدرت را از بین می برد، دمای اتصال حرارتی را افزایش می دهد و نمونه سازی باید به طور موازی با طراحی EMI ادامه یابد.

نتیجه گیری

مینی سازی تداخل الکترومغناطیسی در ماژول های تامین برق جمع آوری نیاز به یک رویکرد انضباطی است که شامل انتخاب جزء، طرح PCB، فیلترینگ، سپر و تست است.با درک منابع EMI و استفاده از تکنیک های کاهش ثابت شده در اوایل چرخه طراحی، مهندسان می توانند به هر دو انطباق تنظیمی و عملیات سیستم قابل اعتماد دست یابند. کلید این است که EMI را درمان نکنید، بلکه به عنوان یک طراحی محدود که طرح را مدیریت می کند، حتی با استفاده از سیستم قدرت نهایی، حتی با دقت تر می تواند با سیستم اجرای سیستم عامل سیستم عامل، حتی با دقت تر شود.