Conception anti-interférence de l'alimentation à découpage
La conception CEM de l'alimentation à découpage doit tenir compte des aspects suivants :
1) filtre
2) Transformateur haute fréquence
3) Technologie de commutation douce 4) Suppression active des interférences de mode commun
5) Conception EMC du câblage de la carte de circuit imprimé
3Mesures de conception EMC
3.1 filtre
Le filtrage est une méthode de suppression des perturbations conduites. Par exemple, la connexion d'un filtre à l'extrémité d'entrée de l'alimentation peut empêcher le bruit du réseau électrique d'envahir l'alimentation elle-même, et peut également supprimer les interférences générées par l'alimentation à découpage et renvoyées au réseau électrique. En tant qu'unité importante pour supprimer les interférences de conduction de la ligne électrique, le filtre de puissance joue un rôle extrêmement important dans la conception de la compatibilité électromagnétique de l'équipement ou du système. Il peut non seulement supprimer les interférences de conduction sur la ligne de transmission, mais a également un effet de suppression significatif sur l'émission rayonnée sur la ligne de transmission. Dans le circuit de filtrage, la sélection de condensateurs de traversée, de condensateurs à trois bornes et d'anneaux magnétiques en ferrite peut améliorer les caractéristiques de filtrage du circuit. Une conception ou une sélection appropriée des filtres appropriés et une installation correcte des filtres sont des éléments importants de la technologie anti-interférence. Les mesures spécifiques sont les suivantes : 1) Installez un filtre de puissance à la borne d'entrée CA, et son circuit est illustré à la Figure 1. Dans la figure, Ld et Cd sont utilisés pour supprimer le bruit de mode différentiel. Généralement, Ld vaut 100-700 μH et Cd vaut 1-10 μF. Lc et Cc sont utilisés pour supprimer le bruit de mode commun et peuvent être ajustés en fonction des conditions réelles.
Tous les filtres d'alimentation doivent être mis à la terre (sauf ceux qui ne sont pas autorisés à être mis à la terre selon les instructions spéciales du fabricant), car le condensateur de dérivation en mode commun du filtre doit être mis à la terre pour fonctionner. La méthode générale de mise à la terre consiste non seulement à connecter le filtre au boîtier métallique, mais également à connecter le boîtier du filtre avec des fils plus épais.
Connectez-vous au point de masse de l'équipement. Plus l'impédance de masse est faible, meilleur est l'effet de filtrage.
Le filtre doit être installé le plus près possible de l'entrée d'alimentation. Les extrémités d'entrée et de sortie du filtre doivent être aussi éloignées que possible pour éviter que les signaux d'interférence ne se couplent directement de l'extrémité d'entrée à l'extrémité de sortie.
2) Ajoutez un filtre de sortie à la sortie de l'alimentation. L'ajout de condensateurs haute fréquence, l'augmentation de l'inductance de l'inductance du filtre de sortie et la capacité du condensateur du filtre peuvent supprimer le bruit en mode différentiel. Si plusieurs condensateurs sont connectés en parallèle, l'effet sera meilleur. 3.2 Transformateur haute fréquence
Installez un réseau d'absorption RC côté primaire, côté secondaire du transformateur haute fréquence, entre les pôles C et E du tube de commutation et sur la diode de redressement de sortie.
3.3 Technologie de commutation douce
L'application de la technologie de commutation douce aide à réduire les interférences électromagnétiques, car le MOSFET de puissance et l'IGBT sont allumés à tension nulle et éteints à courant nul, et la diode de récupération rapide est également éteinte, ce qui peut réduire la consommation d'énergie dans l'alimentation. circuit. Le di/dt et le dv/dt du dispositif d'alimentation peuvent réduire le niveau EMI. Il est prouvé par des expériences que la technologie de commutation douce n'a qu'un certain effet sur la suppression des harmoniques d'ordre élevé de l'ondulation.
3.4 Technologie de suppression active des interférences de mode commun
La technologie de suppression active des interférences en mode commun est une méthode de prise de mesures à partir de sources de bruit pour supprimer les interférences en mode commun. L'idée de cette méthode est d'essayer d'extraire une tension de bruit EMI de compensation du circuit principal qui est complètement opposée à la forme d'onde de tension de commutation principale qui provoque l'EMI, et de l'utiliser pour équilibrer l'influence de la tension de commutation d'origine.
3.5 carte de circuit imprimé
La pratique a prouvé que la disposition des composants et la conception du câblage de la carte imprimée ont une grande influence sur les performances CEM de l'alimentation à découpage. Il existe également des jeux de barres d'alimentation haute tension, ainsi que des interrupteurs d'alimentation haute fréquence et des composants magnétiques. Comment organiser raisonnablement la position des composants dans l'espace limité de la carte imprimée affectera directement les performances anti-interférence de chaque composant du circuit. et la fiabilité du circuit.
3.5.1 Influence de l'impédance des fils
En analysant l'impédance caractéristique du fil imprimé, la méthode de placement, la longueur, la largeur et la méthode de disposition du fil imprimé sont sélectionnées.
L'impédance caractéristique d'un seul fil se compose de la résistance continue R et de l'auto-inductance L
Z=R plus jωL(1) L=2lln(2)
Dans la formule : l - la longueur du fil ;
b - largeur de fil.
Évidemment, plus la ligne imprimée l est courte, plus la résistance continue R est petite ; en même temps, l'augmentation de la largeur et de l'épaisseur de la ligne imprimée peut également réduire la résistance CC R.
On peut voir à partir de la formule (2) que plus la longueur l de la ligne imprimée est courte, plus l'auto-inductance L est petite, et l'augmentation de la largeur b de la ligne imprimée peut également réduire l'auto-inductance L. L'impédance caractéristique de plusieurs lignes imprimées ne sont pas seulement composées de la résistance CC R et de l'auto-inductance L, mais ont également l'influence de l'inductance mutuelle M, et l'inductance mutuelle M n'est pas seulement affectée par la longueur et la largeur des lignes imprimées, mais aussi la distance entre lignes imprimées. joue un rôle important. M=2l(3)
Dans la formule : s——la distance entre les deux lignes, l'augmentation de la distance entre les deux lignes peut réduire l'inductance mutuelle.
Compte tenu du phénomène ci-dessus, lors de la conception de la carte de circuit imprimé, l'impédance de la ligne électrique et de la ligne de terre doit être réduite autant que possible, car la ligne électrique, la ligne de terre et les autres lignes imprimées ont une inductance, lorsque l'alimentation le courant change considérablement, il produira une grande chute de tension importante, et la chute de tension du fil de terre est un facteur important dans la formation d'interférences d'impédance publique, de sorte que le fil de terre doit être raccourci autant que possible, et le fil d'alimentation et le fil de terre doit être épaissi autant que possible.
Dans la conception de cartes imprimées double face, en plus d'épaissir autant que possible la ligne électrique et la ligne de terre, un condensateur de découplage avec de bonnes caractéristiques haute fréquence doit être installé entre la ligne de terre et la ligne électrique. De plus, ne faites pas passer deux lignes de signal imprimées en parallèle. Si le câblage parallèle ne peut être évité, il peut être résolu par les méthodes suivantes : 1) Ajouter un fil de terre entre les deux lignes de signal pour le blindage ;
2) Gardez la distance entre les deux lignes de signal parallèles autant que possible pour réduire l'influence du champ électromagnétique entre les deux lignes ;
3) Le sens du courant circulant dans les deux lignes de signal parallèles est opposé. (Le but est de réduire le flux magnétique induit)
3.5.2 Disposition des composants
Lors de la conception d'une carte de circuit imprimé, il est généralement difficile d'éviter la source d'interférence et la victime en raison de la limitation des conditions de travail. À ce stade, essayez de rassembler les composants interdépendants pour éviter les interférences causées par des lignes imprimées trop longues car les composants sont trop éloignés ; de plus, placez autant que possible le signal d'entrée et le signal de sortie près du port principal. , pour éviter les interférences dues aux chemins de couplage.
4 mesures structurelles
Le blindage est un moyen important et efficace pour résoudre les problèmes de compatibilité électromagnétique
