Hiểu sự gián đoạn điện từ trong nguồn cung cấp điện

Sự can thiệp điện từ (EMI) phát sinh khi các cặp vợ chồng năng lượng điện từ không mong đợi thành các mạch nhạy, gây ra sự thoái hóa năng lượng hay thất bại hoàn toàn. Trong mô- đun cung cấp năng lượng nhất, các tội phạm chính là các thiết bị bán dẫn nhanh (MOSFET, diodes) và các thành phần từ tính cao (những người dẫn chương trình, biến đổi). Các giới hạn vật lý của một thiết kế dấu chân nhỏ để đặt các yếu tố nhiễu và nhạy cảm gần nhau, làm cho khả năng quản lý EM khó khăn hơn trong các thiết kế lớn hơn, cũng được phân chia. Hiểu rõ hai chế độ kết nối chính và phát ra hiệu quả bước thứ nhất.

Điều khiển EMI đi dọc theo các đường điện và dấu hiệu, trong khi phát ra EMI truyền qua không khí như từ trường điện và từ. Cả hai chế độ có thể bắt nguồn từ cùng nút chuyển đổi, và mỗi nút cần phải được chỉ định với các tính năng lọc thích hợp, khiên chắn và kỹ thuật bố trí. Giới hạn điều tiết như CIS 2/ 32 (EN5032) và FCC Part 15 đặt ra những giới hạn nhất định về việc thải có thể, vì vậy việc tuân thủ việc sử dụng không tùy thích hợp cho các sản phẩm thương mại.

Nguồn điện điện tử cơ bản trong việc tạo ra các thiết kế

Những yếu tố sau thường gây ra sự can thiệp vào các mô-đun năng lượng nhỏ nhất:

  • Các bóng bán dẫn ) – High dv/dt và di/dt tại nút chuyển đổi tạo tiếng ồn băng rộng.
  • Các diodes ) – Thời phục hồi dòng chảy hiện tại cao độ gai nhọn vào mạch.
  • Thành phần magnetic ) – Lan Lan dịch từ các ống dẫn và biến đổi có thể kết hợp với dấu vết gần đó.
  • Tính đồng dạng ) – Sự kết hợp chặt chẽ giữa nút công tắc và mặt đất hoặc độ nóng tạo ra một đường dẫn cho dòng chảy mức độ cao.
  • Dây cáp input/output ) – chúng hoạt động như ăng-ten, phát ra tiếng ồn từ bên trong mô- đun.

Chiến thuật cơ bản để giảm thiểu EMI

1. Bố trí PCB được tổ chức

Bố trí bảng mạch in là một yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất trong việc xác định hiệu suất EMI. Trong các mô- đun gọn gàng mỗi mm, tính trước, nên tính trước là quan trọng.

  • Những vùng vòng lặp định giới – Vòng thời gian cao (v. d., bộ phận tạo thông tin vào ize ize or cactor) nên nhỏ nhất có thể. Hãy dùng một máy bay mặt đất tận tụy dưới trình đơn để giảm bớt giới hạn và cung cấp đường dẫn trở lại ít điện.
  • Giữ các nút số cao ) [FLT: 1] – Cái nút chuyển đổi (nghề sâu bên dưới MOSFET) là một hòn đảo nhỏ đồng chỉ kết nối với dấu ngoặc và dấu chấm thấp bên dưới MOSFET. Tránh chạy dấu vết dài từ nút này.
  • Tín hiệu và nền năng lượng ) – Dùng một sao đất hoặc máy bay tách rời để ngăn chặn dòng nước chảy trở về ồn ào từ hệ thống điều khiển. sau đó kết nối hai mặt bằng tại một điểm duy nhất, thường trực tiếp dưới IC.
  • Dùng các đường khâu ) – đặt nhiều đường qua các cạnh của mặt đất để giảm lượng năng lượng vô hiệu cao.

Để xem xét kỹ hơn các hướng dẫn bố trí, xin xem [FLT: 0] Ghi chú ứng dụng của T trên bố trí PCB cho những người cải đạo bước xuống [FLT: 1].

2. Khiên và kỹ thuật mặt đất

Chỉ khi bố trí không thể ngăn chặn việc thải ra, việc bảo vệ vật lý trở nên cần thiết.

  • Những rào chắn của người dịch hoặc can ) – Một lá chắn kim loại dựa trên các vùng được phát tán có các trường đã được phóng xạ.
  • Máy bay mặt đất bên trong ) – Trong các máy bay đa máy tính bảng tính xách tay, một mặt phẳng mặt đất rắn (hoặc hai) đặt giữa lớp năng lượng và lớp tín hiệu hoạt động như một lá chắn cố hữu.
  • Dấu vết ) – Theo dõi một dấu vết dựa trên mỗi bên của một đường tín hiệu nhạy cảm có thể giảm sự kết nối hình thành.

Phải xử lý kỹ lưỡng việc tạo vòng tròn đóng vai trò như ăng-ten, một đề nghị thông thường là dùng một chỉ một mặt đất có độ cao thấp cho tất cả các mạch điện, thường được thực hiện như một lớp đất liên tục đổ xuống dưới cùng của một bảng cắt tỉa.

3. Đầu vào và lọc kết xuất

Bộ lọc là biện pháp phòng ngừa chính chống EMI, nên đặt tại cổng vào và lối thoát để tránh tiếng ồn chạy ra xe buýt đầu vào hoặc lên tải.

  • Bộ lọc – Sự kết hợp các nguyên tố chung (CM) và vi phân (DM). Đối với DM, một bộ lọc piCrigit [FAcitor: 1] với một hartacritor thường là đủ. Các nút CM hoạt động ngăn chặn tiếng ồn tương tự xuất hiện trên cả hai dòng.
  • Bộ lọc xuất – Thứ hai dòng lọc LC sau khi bộ tụ điện kết xuất giảm gợn sóng và gai phát ra tần số cao. Bộ dẫn nên được chọn xử lý dòng lệnh DC hiện thời mà không gây ra.
  • Các tụ điện và tụ điện qua đường ) – Đặt các tụ điện đồ gốm thấp nhất có thể với các kim điện tử lớn hơn hoặc đông điện tích hơn để xử lý các thành phần dưới mức độ tần số.

Để có một hướng dẫn thiết kế bộ lọc toàn diện, hãy nhắc đến [FLT: 0] Bài báo của Analog về thiết kế lọc EMI [FLT: 1).

4 Mạch điện Snubber

Snubbers phân hủy năng lượng trong giới hạn ký sinh và sự kết hợp, làm ẩm chuông mà không phải là tiếng ồn.

  • Trích dẫnRC) – Một mạng lưới phản đối được đặt trên nút chuyển đổi. Giá trị của bộ đảo được chọn để làm ẩm nghiêm trọng thùng LC được tạo ra bởi các yếu tố kí sinh.
  • Giá trị tắt ) – Dùng để bay ngược hoặc chuyển đổi, cái kẹp này hấp thụ các gai điện áp từ việc biến áp bị rò rỉ.

Snubbers tăng cường mất điện nhưng thường là không thể thiếu trong các mô-đun nhỏ gọn nơi mà ký sinh trùng bố trí cao và lề thì mỏng.

5 Truyền tải sự chuyển động quang phổ

Nhiều bộ điều khiển cung cấp điện hiện đại đã tích hợp các kỹ thuật quang phổ mở rộng mà thay đổi tần số chuyển đổi một chút xung quanh một điểm trung tâm. Phân phối năng lượng trên một tần số rộng hơn, giảm lượng khí thải cao ở tần số riêng lẻ. Giảm thiểu có thể là 6–15 dB ở các nguyên tắc cơ bản và điều hòa, có thể đủ để vượt qua các giới hạn điều tiết không cần lọc thêm. Bản đồ mở rộng sẽ đặc biệt hữu ích trong thiết kế gọn gàng nơi mà mỗi lớp khung số đếm.

6 Thành phần được chọn

Chọn các thành phần có hệ EMI thấp hơn có thể tiết kiệm được nỗ lực thiết kế đáng kể:

  • Fast Ry hoặc là Schottky diodes ) – giảm điện phục hồi ngược và tiếng chuông tần số cao tương ứng.
  • Lowgate MOSFERS [FET:1) – Cho phép chuyển đổi chậm hơn nếu sự kháng cự lái cổng tăng, giảm dv/dt và di/dt.
  • Những người dẫn đầu ) – giảm thiểu sự kết nối giữa từ trường lạc lối.
  • Low Thợ gốm ) – cung cấp tốt hơn sự phân giải độ phóng xạ cao hơn so với điện bằng nhôm hoặc tương đương.

Tóm tắt

Đối với một mô-đun cung cấp điện gọn gàng, những danh sách dưới đây có thể giúp đảm bảo hiệu suất EMI được ghi rõ ngay từ đầu:

  1. Xác định tần số chuyển đổi và bất kỳ phương án định vị khác được lan truyền sớm.
  2. Dùng 4 máy bay siêu âm với mặt đất và máy bay điện nếu được phép.
  3. Đặt tụ điện đầu vào và MOSFET càng gần càng tốt, với dấu vết ngắn, rộng.
  4. Chèn một pi Gỡ vào đầu và một bộ lọc LC tại đầu ra.
  5. Thêm một thanh công cụ RC trên nút chuyển đổi (giá trị được xác định bằng đo).
  6. Nếu khí thải vẫn cao thì có thể bao phủ vùng ồn ào bằng kim loại bị cấm.
  7. Thực hiện thử nghiệm trước khi kết hợp với nhau sử dụng một máy dò và phân tích quang phổ gần sân bay để bắt kịp các vấn đề sớm.

Có thể tìm thấy sự hướng dẫn chi tiết về các phép đo lường trước khi dùng Rahde & thử nghiệm điện tử đối xứng của An - ne - tích .

Thử thách và lặp lại

Không có mô phỏng nào có thể dự đoán chính xác về thế giới thực EMI. Giá trị vật lý là thiết yếu. Dùng bộ phân tích quang phổ với thiết bị thăm dò gần trường học để xác định điểm nóng trên bảng. Nguồn nhiễu thông thường thường thường tương quan với vòng xoay vật lý và khoảng cách của nút chuyển cho dấu vết khác. Một khi một sự phân tích chiếm ưu thế được xác định, một sự sửa chữa mục tiêu như di chuyển dấu vết, thêm vào một bộ phận phản vật lý nhỏ, hoặc điều chỉnh một nút có thể áp dụng và xác nhận.

Để phóng xạ, cần phải có một nơi thử ra, một phòng thử nghiệm mở (OATS) hoặc một phòng mẫu hoàn toàn mới được áp dụng chính thức. Tuy nhiên, nhiều đội thiết kế dùng phòng bán đường sắt hoặc một phòng GTEM để kiểm tra khả năng tái tạo. Chìa khóa là phải nhanh chóng lặp lại trong giai đoạn mẫu chứ không phải đợi đến khi bảng cuối cùng được gửi đi để xác thực.

Giữ thăng bằng về kích cỡ và phí tổn

Trong mô- đun cung cấp điện gọn gàng, mỗi thao tác giảm điện tử có thể đi kèm với các giao dịch trao đổi hàng hóa. Chẳng hạn, thêm một bộ lọc đầu lọc lớn tăng kích thước và chi phí; một lá chắn kim loại thêm các bước lắp ráp và các thử thách nhiệt; lan truyền tính điều chỉnh định lượng điện tử có thể giảm hiệu suất nhẹ ở tải ánh sáng. Thiết kế phải ưu tiên những lợi ích nhất cho các hạn chế thiết kế đặc biệt. Thường thì sự kết hợp của một bộ lọc nhập sạch, một bộ lọc thay thế, và một vòng điện nhỏ nhỏ nhỏ nhỏ có thể vượt qua CISPR hoặc 25 FCC không cần thiết quá nhiều chi phí.

Cũng đáng lưu ý là hiệu suất EMI và hiệu suất nhiệt được liên kết chặt chẽ. Một lá chắn có thể tạo ra nhiệt độ làm giảm mô- đun điện. Tương tự, một thiết bị giảm năng lượng làm tăng nhiệt độ liên kết. Mô phỏng nhiệt và nguyên mẫu nên tiến hành song song với thiết kế EMI.

Kết luận

Việc thu nhỏ sự can thiệp điện từ trong mô- đun cung cấp điện gọn gàng đòi hỏi một phương pháp xử lý có tính pháp luật để bao gồm cả sự lựa chọn thành phần, bố trí PCB, lọc, bảo vệ và thử nghiệm. Bằng cách hiểu nguồn EMI và áp dụng kỹ thuật giảm thiểu được xác minh vào giai đoạn thiết kế, các kỹ sư có thể đạt được cả sự tuân thủ và hoạt động hệ thống đáng tin cậy. Bí quyết là đối xử với EMI không phải là sau khi suy nghĩ mà là một thiết kế được quản lý từ giai đoạn thiết kế thiết kế đến vòng cuối cùng. Với việc thực hiện cẩn thận, ngay cả các mô- đun điện nhỏ nhất cũng có thể được tạo ra yên tĩnh, bảo vệ cả thiết bị điện tử lẫn cả hệ thống lớn hơn.