روش آزمایش فیلتر EMI برای تغییر منبع برق

روش طراحی فیلتر EMI منبع برق:

1روش کلی برای تعیین fcn:

فرکانس قطع خنک کننده باید با توجه به الزامات طراحی سازگاری الکترومغناطیسی تعیین شود.نیاز به کاهش سطح اختلال به محدوده مشخص شدهبرای گیرنده، کیفیت دریافت آن در الزامات تحمل سر و صدا منعکس می شود. فرکانس قطع فیلتر کم گذر درجه اول را می توان با فرمول زیر تعیین کرد:

منبع اختلال: fcn=kT× ((فریکونسی اختلال کم در سیستم)) ؛ گیرنده: fcn=kRX ((فریکونسی اختلال کم در محیط الکترومغناطیسی)).

در این فرمول، kT و kR بر اساس الزامات سازگاری الکترومغناطیسی تعیین می شوند و به طور کلی 1/3 یا 1/5 را می گیرند. به عنوان مثال:فرکانس قطع خفه کننده سر و صدا منبع تغذیه یا فیلتر خروجی منبع تغذیه fen=20 ~ 30kHz است (وقتی فرکانس f منبع تغذیه سوئیچ 100kHz باشد)فرکانس قطع صدا از سیگنال fcn = 10 ~ 30MHz (برای تجهیزات فناوری اطلاعات با سرعت انتقال 100Mbps) است.

علاوه بر این، برای دستگاه هایی که دارای موج های خاص جریان ورودی هستند، such as power input circuits connected to direct rectification and capacitor filtering (this is usually the case for switching power supplies and electronic ballasts without power factor correction (PFC))، فرکانس قطع خفه کننده سر و صدا fcn ممکن است برای فیلتر کردن تداخل هارمونیک 2 ~ 40th جریان پایین تر باشد.کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC) ایالات متحده تعیین می کند که فرکانس شروع تداخل الکترومغناطیسی 300kHz است; کمیته ویژه بین المللی تداخل رادیویی (CISPR) تعیین می کند که 150kHz است; و استاندارد نظامی ایالات متحده تعیین می کند که 10kHz است.

2مدار فیلتر سر و صدا

هنگامی که خنک کننده به مدار وارد می شود، اثر خنک کننده سر و صدا آن نه تنها به اندازه مقاومت خنک کننده ZF بستگی دارد،اما همچنین بر روی مقاومت قبل و بعد از مدار که در آن خفه واقع شده است (iتحلیل شبکه نشان می دهد که در محدوده فرکانس عملیاتی، مانع ورودی و خروجی خط انتقال مطابقت دارند.که می تواند انتقال قدرت سیگنال را به حداکثر برساندبرای سر و صدا، ما به طور طبیعی در مورد قرار دادن یک فیلتر سر و صدا فکر می کنیم تا مانع ورودی و خروجی آن در محدوده فرکانس سر و صدا مطابقت نداشته باشد تا سرکوب سر و صدا به حداقل برسد.

بنابراین، انتخاب ساختار فیلتر سر و اجزای آن به مانع منبع و مانع بار مدار که فیلتر سر و صدا در آن قرار دارد بستگی دارد.فیلتر ضد EMI در واقع یک فیلتر عدم تطابق سر و صدا استدر اینجا، ما به طور خاص مفهوم عدم تطابق سر و صدا را پیشنهاد می کنیم تا تجزیه و تحلیل تعامل بین سر و صدا و فیلترهای سر و صدا را تسهیل کنیم (به بخش اصول کاربرد در زیر مراجعه کنید).

شکل 1 مدار پایه فیلتر سر و صدا

مدارهای فیلتر سر و صدا معمولاً از ساختارهای مدار به شکل X ، T ، L و ترکیبات آنها برای ساخت فیلترهای گذر کم استفاده می کنند. ساختار مدار اساسی در شکل 1 نشان داده شده است. به طور کلی,برای سر و صدای فرکانس بالا، ساختار شکل n می تواند مانع ورودی و خروجی پایین را فراهم کند، که برای مواردی که مانع منبع و مانع بار مدار بالا است مناسب است.ساختار شکل T می تواند مانع ورودی و خروجی بالا را فراهم کند، که برای مواقع مناسب است که مانع منبع و مانع بار مدار کم است؛ساختار L می تواند مانع ورودی بالا و مانع خروجی پایین را فراهم کند (یا برعکس)، که برای مواردی که مانع منبع و مانع بار مدار کم است (یا برعکس) مناسب است.تعیین مقادیر L و C اجزای فیلتر باید الزامات مدار را برای از دست دادن ورودی در فرکانس سر و صدا برآورده کند.، و می تواند به طور تقریبی به شرح زیر محاسبه شود:

L=Z/(2I×fc) ، C=1/(2n×fe×Z)

Z مقاومت خنک کننده سر و صدا، مقاومت ورودی فیلتر یا خروجی است. باید اشاره شود که محاسبه مقادیر L و C فقط می تواند تقریبی باشد.چون برای فرکانس های بالاتر از 100kHz و هارمونیک های آن، پارامترهای توزیع شده مدار دیگر نمی توانند نادیده گرفته شوند و اثر سرکوب سر و صدا فیلتر سر و صدا اغلب با آزمایش تعیین می شود.ویژگی های فرکانس مقاومت یک خازن واقعی و روش محاسبات جلب سرب در زیر ارائه شده است.با توجه به تاثیر از دست دادن خازن و جلب سرب، مدار معادل خازن واقعی و ویژگی های فرکانس مقاومت در شکل 2 نشان داده شده است.

حثیت سرب با فرمول زیر محاسبه می شود:

L=0.002/[ln(4l/d) -1]

جایی که d قطر سیم (cm) است، 1 طول سیم (cm) است، و L حثیت (uH) است.

به عنوان مثال یک سیم 0.31 میلی متری با طول 1=1 سانتی متر، L=0.0077uH، زمانی که فرکانس 1MHz باشد، Z=0.0499وقتی فرکانس 100 مگاهرتز باشد Z=499وقتی 1=2cm، L=0.0182uH، وقتی فرکانس 100MHz است، Z=11.44 اوم.

3اصول استفاده از فیلتر سر و صدا

روش یا روش انتخاب و استفاده از فیلترهای سر و صدا با توجه به الزامات سازگاری الکترومغناطیسی منحصر به فرد نیست.این باید به عنوان بخشی از فرآیند طراحی سازگاری الکترومغناطیسی در طراحی الکتریکی حل شود.با این حال، قبل از طراحی و استفاده از فیلترهای سر و صدا، درک حالت گسترش اختلال الکترومغناطیسی، محدوده فرکانس سر و صدا،و محیط الکترومغناطیسی مدار وارد شده.

تقریباً دو روش انتشار اختلال الکترومغناطیسی وجود دارد:

یکی تداخل هدایت شده و دیگری تداخل تابش شده است. The board-mounted noise filter used to improve the circuit noise tolerance can be designed to work in a certain frequency band within the frequency range of 9kHz~1780MHz (according to the relevant electromagnetic compatibility standards)به طور کلی می توان گفت که: بخش فرکانس پایین سر و صدا به عنوان تداخل هدایت شده (مشاجره) نشان داده می شود.و فیلتر سر و صدا عمدتاً به واکنش تحرک خفه کننده برای جلوگیری از سر و صدا متکی استدر فرکانس بالای سر و صدا، قدرت سر و صدای هدایت شده توسط مقاومت معادل خفه کننده جذب می شود و توسط ظرفیت توزیع شده دور می رود.اختلال تابش شده شکل اصلی تداخل می شود..

اختلال تابش باعث ایجاد جریان سر و صدا بر روی اجزای نزدیک و خطوط می شود و در موارد شدید می تواند باعث تحریک خود مدار شود،که در مورد مونتاژ قطعات مدار کوچک و چگالی بالا برجسته تر می شودبیشتر دستگاه های ضد EMI به عنوان فیلترهای کم عبور برای سرکوب یا جذب تداخلات سر و صدا در مدار وارد می شوند. با توجه به فرکانس سر و صدا که باید سرکوب شود،فرکانس قطع فیلتر fcn می تواند طراحی یا انتخاب شودهمانطور که در بالا ذکر شد، فیلتر سر و صدا به عنوان یک عدم تطابق سر و صدا در مدار وارد می شود. عملکرد آن این است که سر و صدا را که بالاتر از فرکانس سیگنال است، به شدت عدم تطابق دهد.استفاده از مفهوم عدم تطابق سر و صدا، عملکرد فیلتر را می توان به شرح زیر درک کرد: از طریق فیلتر سر و صدا، سر و صدا ممکن است سطح خروجی سر و صدا را به دلیل تقسیم ولتاژ (کم کردن) کاهش دهد.یا جذب قدرت سر و صدای ناشی از بازتاب های متعددیا از بین بردن شرایط نوسان انگل ناشی از تغییرات فاز کانال، در نتیجه بهبود تحمل سر و صدا مدار.

علاوه بر این، هنگام طراحی و استفاده از دستگاه های ضد EMI باید به موارد زیر توجه شود:

(1) محیط الکترومغناطیسی را درک کنید و دامنه فرکانس را به طور منطقی انتخاب کنید.

(2) اینکه آیا در مدار که فیلتر سر و صدا در آن قرار دارد DC یا AC قوی وجود دارد تا از شکست اشباع هسته دستگاه جلوگیری شود.

(3) درک اندازه و خواص مقاومت قبل و بعد از مدار ورودی برای دستیابی به عدم تطابق سر و صدا. مقاومت خنک به طور کلی 30 ~ 5009 است.و مناسب برای استفاده در زیر مقاومت منبع پایین و مقاومت بار است;

(4) توجه به تداخل x استحکامی که توسط ظرفیت توزیع شده و اجزای مجاور و سیم ها تولید می شود؛

(5) کنترل افزایش دمای دستگاه، به طور کلی بیش از 60 °C نیست.