Schéma de conception optimisé CEM pour les circuits imprimés d'alimentation à découpage
Le chemin d'interférence du bruit du convertisseur de type commutateur fournit des conditions de couplage pour la source d'interférence et l'équipement brouillé, et la recherche sur son interférence en mode commun et son interférence en mode différentiel est particulièrement importante. Analyse principalement les modèles haute fréquence des principaux composants du circuit, ainsi que les modèles de circuit de bruit en mode commun et en mode différentiel, fournissant une aide bénéfique pour la conception d'optimisation CEM des PCB d'alimentation à découpage.
Les interférences en mode commun et les interférences en mode différentiel des alimentations à découpage ont des effets différents sur le circuit. Habituellement, le bruit en mode différentiel domine aux basses fréquences et le bruit en mode commun domine aux hautes fréquences. De plus, l’effet de rayonnement du courant de mode commun est généralement bien supérieur à celui du courant de mode différentiel. Par conséquent, il est nécessaire de faire la distinction entre les interférences en mode différentiel et les interférences en mode commun dans les alimentations.
Afin de faire la distinction entre les interférences en mode différentiel et les interférences en mode commun, nous devons d'abord étudier le mode de couplage de base de l'alimentation à découpage. Sur cette base, nous pouvons établir des chemins de circuit pour le courant de bruit en mode différentiel et le courant de bruit en mode commun. Le couplage de conduction de l'alimentation à découpage comprend principalement :
Couplage conducteur basé sur un circuit, couplage capacitif, couplage inductif et une combinaison de ces méthodes de couplage.
1 Modèles de chemin de bruit en mode commun et en mode différentiel
Dans les alimentations à découpage, des chemins de bruit en mode commun et en mode différentiel se forment en raison de la capacité de couplage CW entre les enroulements primaire et secondaire des transformateurs haute fréquence, de la capacité parasite CK entre les tubes de puissance et les dissipateurs thermiques, des paramètres parasites des tubes de puissance. eux-mêmes, ainsi que l'inductance mutuelle, l'auto-inductance, la capacité mutuelle, l'auto-capacité, l'impédance et d'autres paramètres parasites formés par le couplage mutuel entre les fils imprimés, entraînant des interférences conduites en mode commun et en mode différentiel. Sur la base de l'analyse des modèles de paramètres parasites de résistance, d'inductance et de capacité de dispositifs de commutation de puissance, de transformateurs et de fils imprimés, un modèle de trajet de courant de bruit du convertisseur peut être obtenu.
Modèles haute fréquence des principaux composants du circuit 2
L'inductance parasite interne et la capacité de l'interrupteur d'alimentation affectent les performances haute fréquence du circuit. Ces condensateurs provoquent le flux de courant de fuite d'interférence haute fréquence vers le substrat métallique, et il y a un condensateur parasite CK entre l'interrupteur d'alimentation et le dissipateur thermique. Pour des raisons de sécurité, le dissipateur thermique est généralement mis à la terre, fournissant ainsi un chemin de bruit en mode commun.
Lors du fonctionnement des convertisseurs PWM, un bruit de mode commun est également généré lors du fonctionnement des appareils de commutation. Comme le montre la figure 1, pour un convertisseur en demi-pont, la tension de fuite du commutateur Q1 est toujours U1 et le potentiel de la source varie entre 0 et U1/2 avec le changement d'état du commutateur ; Le potentiel source de Q2 est toujours 0 et le potentiel de drain varie entre 0 et U1/2. Afin de maintenir un bon contact entre le tube interrupteur et le radiateur, des joints isolants ou du silicone ayant une bonne conductivité thermique sont souvent ajoutés entre le bas du tube interrupteur et le radiateur. Il en résulte la présence d'un condensateur de couplage parallèle CK entre le point A et la masse. Lorsque l'état des tubes interrupteurs Q1 et Q2 change, provoquant une modification du potentiel du point A, un courant de bruit Ik sera généré sur CK, comme le montre la figure 2. Le courant circule du dissipateur thermique vers le boîtier, qui a un impédance de couplage avec la ligne électrique principale, formant un chemin de bruit de mode commun, comme le montre la ligne pointillée de la figure 2. Par conséquent, le courant de bruit de mode commun génère une chute de tension sur l'impédance de couplage Z entre la terre et la ligne électrique principale, formant bruit de mode commun.