1 courant de bruit EMI
Il existe de nombreuses topologies de circuit d'alimentation à découpage, qui peuvent être divisées en pont complet, demi-pont, push-pull, asymétrique vers l'avant, asymétrique vers l'avant et autres modes selon la combinaison du tube de commutation d'alimentation et du haut- transformateur de fréquence. Dans le module d'alimentation à découpage de moyenne et petite puissance, les topologies de circuit les plus utilisées sont push-pull, asymétrique vers l'avant, asymétrique vers l'arrière, etc. Le schéma fonctionnel d'un circuit d'alimentation à commutation directe asymétrique typique est illustré à la figure 1. Il se compose d'un tube de commutation de puissance Q1, d'un transformateur haute fréquence T, d'une diode redresseuse Dl, d'une diode de roue libre D2, d'une inductance de filtre de sortie L, et un condensateur de filtre de sortie C. Lorsqu'elle fonctionne, l'unité de commande PWM peut envoyer un signal d'impulsion avec une largeur d'impulsion variable pour piloter le tube de commutation Q1. Lorsque le tube de commutation Q1 est allumé, l'énergie CC à l'extrémité d'entrée est transmise au secondaire via le transformateur haute fréquence. Lorsque le tube de commutation Q1 est éteint, transformateur haute fréquence pour la réinitialisation magnétique. L'impulsion haute fréquence transmise à travers le transformateur haute fréquence est redressée en un courant continu pulsé unidirectionnel par la diode de redressement. Une fois que ce courant continu pulsé est filtré par l'inductance de filtre de sortie et le condensateur de filtrage, la tension continue requise peut être envoyée.
Pendant le processus de commutation haute fréquence du transistor de commutation de puissance Q1, les impulsions traversant le transistor de commutation de puissance et le transformateur haute fréquence généreront des tensions harmoniques complexes et des courants harmoniques. Le bruit généré par ces tensions harmoniques et courants harmoniques peut être transmis à la borne d'alimentation publique via la ligne d'entrée d'alimentation, ou à la charge via la ligne de sortie de l'alimentation à découpage, provoquant ainsi des interférences avec d'autres systèmes ou composants sensibles. Le spectre de bruit de ces bruits conduits sur la ligne électrique est représenté sur la figure 2. On peut voir sur la figure que dans la bande de fréquence de plusieurs centaines de kHz à 50 MHz, c'est-à-dire la bande de fréquence du fondamental et de plusieurs harmoniques de la fréquence de commutation Dans la plage, l'amplitude du bruit d'interférence dépasse de loin la plage spécifiée par GJBl51A, ce qui entraînera le dépassement de la norme par les indicateurs de compatibilité électromagnétique tels que le bruit de conduction du système.
2. Courant d'interférence en mode commun
L'ensemble des composants de circuit du module d'alimentation à découpage à montage en surface avec structure de boîtier métallique sont tous assemblés sur le substrat. Les dispositifs actifs tels que les puces de contrôle PWM, les tubes de commutation de puissance et les diodes de redressement sont tous des composants de boîtier montés en surface. La tension et le courant de l'entrée et de la sortie sont envoyés par les cordons.
La plaque inférieure de l'enveloppe du tube est le support du substrat d'alumine. La face avant du substrat d'alumine est la zone de câblage et la zone d'assemblage des composants. Des plaques de base en métal sont fixées. La constante diélectrique du substrat d'alumine est de 8 et l'épaisseur est généralement comprise entre 0,5 et 1,0 mm. Dans la zone d'assemblage sur la face avant du substrat d'alumine, les composants de montage en surface (tels que les puces de contrôle PWM, les amplis op, les sources de référence, les commutateurs MOSFET, les diodes de redressement) sont connectés au câblage par soudure (comme la colle conductrice, la soudure par refusion, etc.) les pads de la zone sont connectés. Bien que ce mode de connexion constitue une boucle de circuit, il apporte également une nouvelle capacité parasite Cp au circuit.
Dans la boucle primaire, la puce de l'interrupteur d'alimentation, la puce de contrôle PWM, la puce de l'amplificateur opérationnel, les traces des lignes d'entrée positives et négatives de l'alimentation, etc. généreront une capacité parasite Cp entre la plaque inférieure de la coque et la capacité du la capacité parasite dépend de l'épaisseur du substrat. et la surface qu'ils occupent au sol. Ainsi, dans le circuit, des capacités réparties Cp1, Cp2, ..., Cp6, etc. sont formées entre ces composants et leurs pistes et la plaque de fond du boîtier. Ces capacités réparties vont provoquer des courants de bruit sous l'influence combinée de dV/dt, dI/dt et du courant de rétablissement inverse de la diode redresseuse. Ces courants de bruit sont égaux en amplitude et en phase entre le positif et le négatif de la ligne d'alimentation d'entrée et entre le positif et le négatif de la ligne de charge de sortie, et sont appelés courants de bruit de mode commun. La taille du courant de bruit en mode commun est liée à la taille de la capacité distribuée, dV/dt, dI/dt, etc.
3. Courant d'interférence primaire en mode différentiel
Le courant parasite de mode différentiel primaire, dans la boucle primaire, le tube de commutation de puissance Q1, l'enroulement primaire Lp du transformateur haute fréquence et le condensateur de filtrage d'entrée Ci constituent le circuit de conversion DC d'entrée de l'alimentation à découpage. L'énergie CC est transférée au secondaire via le transformateur haute fréquence. Cependant, lorsque l'interrupteur d'alimentation Q1 commute, l'onde fondamentale et les harmoniques causées par la montée et la chute de l'impulsion haute fréquence seront transmises à la borne d'alimentation d'entrée le long du condensateur de filtre d'entrée Ci, et ce courant de bruit se propage le long du positif et les bornes négatives de la ligne d'alimentation d'entrée. Il est appelé courant d'interférence en mode différentiel primaire IDIFF. Ce courant d'interférence en mode différentiel IDIFF s'écoule vers la borne d'alimentation commune via la ligne d'alimentation d'entrée, en particulier lorsque le condensateur de filtre d'entrée Ci est insuffisamment filtré, l'interférence avec la ligne d'alimentation d'entrée est grande et interfère également avec d'autres parties du système via la borne d'alimentation commune. Ainsi, les indicateurs de performance des autres pièces sont réduits.
