Analyse de la technologie de contrôle EMI de l'alimentation à découpage
Dans cet article, le mécanisme des EMI dans l'alimentation à découpage est analysé en détail et une série de stratégies de suppression des EMI sont proposées, améliorant ainsi efficacement la compatibilité électromagnétique de l'alimentation à découpage.
L'alimentation à découpage est une sorte de produit électronique de puissance qui utilise des dispositifs à semi-conducteurs de puissance et intègre la technologie de conversion de puissance, la technologie électromagnétique électronique et la technologie de contrôle automatique. En raison de ses avantages de faible consommation d'énergie, de rendement élevé, de petit volume, de poids léger, de travail stable, de sécurité et de fiabilité et de large plage de stabilisation de tension, il est largement utilisé dans les domaines des ordinateurs, des communications, des instruments électroniques, du contrôle automatique industriel, défense nationale et appareils électroménagers. Cependant, l'alimentation à découpage a une mauvaise réponse transitoire et est sujette aux interférences électromagnétiques (EMD), et le signal EMI occupe une large plage de fréquences et a une certaine amplitude. Ces signaux EMI polluent l'environnement électromagnétique par conduction et rayonnement, et provoquent des interférences avec les équipements de communication et les instruments électroniques, limitant ainsi dans une certaine mesure l'utilisation d'une alimentation à découpage.
1 alimentation à découpage provoque des interférences électromagnétiques
Les interférences électromagnétiques (EMI) sont une sorte de dommage aux performances d'un système ou d'un sous-système électronique causé par une perturbation électromagnétique inattendue. Il se compose de trois éléments de base : la source d'interférence, c'est-à-dire l'équipement qui génère de l'énergie d'interférence électromagnétique ; Canal de couplage, c'est-à-dire le canal ou le support permettant de transmettre les interférences électromagnétiques ; Équipements sensibles, c'est-à-dire appareils, équipements, sous-systèmes ou systèmes endommagés par des interférences électromagnétiques. Sur cette base, les mesures de base pour contrôler les interférences électromagnétiques sont les suivantes : supprimer les sources d'interférences, couper le chemin d'une catastrophe, réduire la réponse des équipements sensibles aux interférences ou augmenter le niveau de sensibilité électromagnétique.
Selon le principe de fonctionnement de l'alimentation à découpage, il est connu que l'alimentation à découpage redresse d'abord le courant alternatif à fréquence industrielle en courant continu, puis l'inverse en courant alternatif haute fréquence et enfin le produit par rectification et filtrage pour obtenir une tension continue stable. . Dans le circuit, la triode de puissance et la diode fonctionnent principalement à l'état de commutation et fonctionnent dans l'ordre de la microseconde ; Lorsque la triode et la diode sont allumées et éteintes, le courant change considérablement pendant le temps de montée et de descente, ce qui permet de générer facilement de l'énergie radiofréquence et de former des sources d'interférences. Dans le même temps, l'inductance de fuite du transformateur et le pic provoqué par le courant de récupération inverse de la diode de sortie formeront également des interférences électromagnétiques potentielles.
L'alimentation à découpage fonctionne généralement à haute fréquence et la fréquence est supérieure à 02 kHz, sa capacité distribuée ne peut donc pas être ignorée. D'une part, la feuille isolante entre le dissipateur thermique et le collecteur du tube de commutation présente une grande zone de contact et une fine feuille isolante, de sorte que la capacité distribuée entre eux ne peut pas être ignorée à haute fréquence, et le courant haute fréquence sera circuler vers le dissipateur thermique à travers la capacité distribuée, puis vers la masse du châssis, entraînant des interférences en mode commun ; D'autre part, il existe une capacité distribuée entre les étages primaires du transformateur d'impulsions, qui peut fusionner directement la tension de l'enroulement primaire à l'enroulement secondaire et produire des interférences de mode commun sur les deux lignes électriques avec sortie CC du secondaire. enroulement.
Par conséquent, les sources d'interférences dans l'alimentation à découpage sont principalement concentrées dans les composants tels que les tubes de commutation, les diodes et les transformateurs haute fréquence, ainsi que dans les circuits d'entrée CA et de sortie de redressement.
2 Mesures pour supprimer les interférences électromagnétiques de l'alimentation à découpage
Habituellement, le contrôle EMI de l'alimentation à découpage adopte principalement la technologie de filtrage, la technologie de blindage, la technologie d'étanchéité et la technologie de mise à la terre. Les interférences EMI peuvent être divisées en interférences de conduction et interférences de rayonnement selon la voie de transmission. L'alimentation à découpage conduit principalement des interférences et sa plage de fréquences est la plus large, environ 10 kHz-30MHz. Les contre-mesures visant à supprimer les interférences conduites sont essentiellement résolues dans trois bandes de fréquences : 10 kHz-150kHz, 150 kHz-10MHz et plus. Les interférences normales se situent principalement dans la plage de 10 kHz à 150 kHz, qui sont généralement résolues par un filtre LC général. Les interférences de mode commun se situent principalement dans la plage de 150 kHz-10 MHz, qui sont généralement résolues par un filtre de réjection de mode commun. Les contre-mesures pour la bande de fréquence supérieure à 10 MHz consistent à améliorer la forme du filtre et à prendre des mesures de blindage électromagnétique.
2.1 en utilisant un filtre EMI d'entrée CA.
Habituellement, il existe deux manières de transmettre le courant parasite sur le conducteur : le mode commun et le mode différentiel. L'interférence de mode commun est l'interférence entre le fluide porteur et la terre : l'interférence a la même ampleur et la même direction et existe entre toute terre relative de l'alimentation électrique ou entre la ligne neutre et la terre. Il est principalement produit par du/dt, et di/dt produit également certaines interférences de mode commun. L'interférence en mode différentiel est l'interférence entre les fluides porteurs : l'interférence est égale en ampleur et en direction opposée, et existe entre la ligne de phase et la ligne neutre de l'alimentation électrique et la ligne de phase et la ligne de phase. Lorsque le courant parasite est transmis sur le conducteur, il peut apparaître aussi bien en mode commun qu'en mode différentiel. Cependant, le courant perturbateur de mode commun ne peut interférer avec les signaux utiles qu'après être devenu un courant perturbateur de mode différentiel.
Il existe les deux types d'interférences ci-dessus dans la ligne de transmission de courant alternatif, généralement les interférences en mode différentiel basse fréquence et les interférences en mode commun haute fréquence. En général, l'amplitude des interférences en mode différentiel est faible, la fréquence est faible et les interférences provoquées sont faibles ; Les interférences de mode commun ont une grande amplitude et une haute fréquence, et peuvent également produire un rayonnement à travers les fils, ce qui provoque de grandes interférences. Si un filtre EMI approprié est utilisé à l'extrémité d'entrée de l'alimentation CA, les interférences électromagnétiques peuvent être efficacement supprimées. Le principe de base du filtre EMI de ligne électrique est illustré à la figure 1, dans laquelle les condensateurs en mode différentiel C1 et C2 sont utilisés pour court-circuiter le courant parasite en mode différentiel, tandis que les condensateurs de mise à la terre de ligne intermédiaire C3 et C4 sont utilisés pour court-circuiter le courant parasite en mode différentiel. circuit le courant parasite de mode commun. La bobine d'arrêt de mode commun est composée de deux bobines d'épaisseur égale et enroulées sur un noyau magnétique dans la même direction. Si le couplage magnétique entre les deux bobines est très étroit, l'inductance de fuite sera très faible, ce qui est médiocre dans la gamme de fréquences de la ligne électrique.
La réactance du mode deviendra très petite ; Lorsque le courant de charge traverse la self de mode commun, les lignes de champ magnétique générées par les bobines connectées en série sur la ligne de phase sont opposées à celles générées par les bobines connectées en série sur la ligne neutre, et elles s'annulent dans le sens du courant. Noyau magnétique. Par conséquent, même dans le cas d’un courant de charge important, le noyau magnétique ne sera pas saturé. Pour le courant interférentiel de mode commun, les champs magnétiques générés par les deux bobines sont dans la même direction, ce qui présentera une grande inductance, jouant ainsi un rôle dans l'atténuation du signal d'interférence de mode commun. Ici, la bobine d'arrêt de mode commun doit être constituée d'un matériau magnétique en ferrite présentant une perméabilité élevée et de bonnes caractéristiques de fréquence.
