ניתוח על טכנולוגיית בקרת EMI של מיתוג ספק כוח
במאמר זה, המנגנון של EMI במיתוג אספקת החשמל מנותח בפירוט, ומוצעות סדרה של אסטרטגיות דיכוי EMI, ובכך למעשה משפרות את התאימות האלקטרומגנטית של מיתוג אספקת הכוח.
מיתוג ספק כוח הוא סוג של מוצר אלקטרוני כוח המשתמש בהתקני מוליכים למחצה כוח ומשלב טכנולוגיית המרת הספק, טכנולוגיה אלקטרומגנטית אלקטרונית וטכנולוגיית בקרה אוטומטית. בגלל יתרונותיו של צריכת חשמל נמוכה, יעילות גבוהה, נפח קטן, קל משקל, עבודה יציבה, בטיחות ואמינות וטווח ייצוב מתח רחב, הוא נמצא בשימוש נרחב בתחומי המחשבים, התקשורת, מכשירים אלקטרוניים, בקרה אוטומטית תעשייתית, הגנה לאומית ומכשירי חשמל ביתיים. עם זאת, לספק הכוח המיתוג יש תגובה חולפת גרועה והוא נוטה להפרעות אלקטרומגנטיות (EMD), ואות ה-EMI תופס טווח תדרים רחב ויש לו משרעת מסוימת. אותות EMI אלו מזהמים את הסביבה האלקטרומגנטית באמצעות הולכה וקרינה, וגורמים להפרעות לציוד תקשורת ולמכשירים אלקטרוניים, ובכך מגבילים את השימוש במיתוג אספקת חשמל במידה מסוימת.
מיתוג ספק כוח 1 גורם להפרעות אלקטרומגנטיות
הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) הן סוג של נזק לביצועים של מערכת אלקטרונית או תת-מערכת הנגרמים על ידי הפרעה אלקטרומגנטית בלתי צפויה. הוא מורכב משלושה אלמנטים בסיסיים: מקור הפרעות, כלומר ציוד שיוצר אנרגיית הפרעה אלקטרומגנטית; ערוץ צימוד, כלומר, הערוץ או המדיום להעברת הפרעות אלקטרומגנטיות; ציוד רגיש, כלומר, מכשירים, ציוד, תת-מערכות או מערכות שניזוקו מהפרעות אלקטרומגנטיות. בהתבסס על כך, האמצעים הבסיסיים לשליטה בהפרעות אלקטרומגנטיות הם: דיכוי מקורות הפרעה, ניתוק נתיב האסון, הפחתת התגובה של ציוד רגיש להפרעות או הגדלת רמת הרגישות האלקטרומגנטית.
על פי עקרון העבודה של מיתוג ספק כוח, ידוע שמיתוג ספק כוח מיישר תחילה זרם חילופין בתדר מתח לזרם ישר, לאחר מכן הופך אותו לזרם חילופין בתדר גבוה, ולבסוף מוציא אותו באמצעות יישור וסינון כדי להשיג מתח זרם ישר יציב. . במעגל, טריודת הכוח והדיודה פועלות בעיקר במצב המיתוג, ועובדות בסדר מיקרו שניות; כאשר טריודה ודיודה מופעלים ומכבים, הזרם משתנה מאוד במהלך זמן העלייה והירידה, שקל ליצור אנרגיית תדר רדיו וליצור מקורות הפרעה. במקביל, השראות הדליפה של השנאי והשיא שנגרם על ידי זרם ההתאוששות ההפוכה של דיודת המוצא יהוו גם הפרעות אלקטרומגנטיות פוטנציאליות.
מיתוג ספק כוח בדרך כלל עובד בתדר גבוה, והתדר הוא מעל 02 קילו-הרץ, כך שלא ניתן להתעלם מהקיבול המבוזר שלו. מצד אחד, ליריעת הבידוד שבין גוף הקירור לקולט של צינור המתג יש שטח מגע גדול ויריעת בידוד דקה, כך שלא ניתן להתעלם מהקיבול המבוזר ביניהם בתדר גבוה, וזרם בתדר גבוה יתעלם. זרימה אל גוף הקירור דרך הקיבול המבוזר ולאחר מכן אל הארקת השלדה, וכתוצאה מכך הפרעות במצב משותף; מצד שני, קיים קיבול מבוזר בין השלבים הראשוניים של שנאי הדופק, שיכול למזג ישירות את המתח של הפיתול הראשוני לפיתול המשני ולייצר הפרעות במצב משותף בשני קווי החשמל עם פלט DC של המשני. מִתפַּתֵל.
לכן, מקורות ההפרעה במיתוג אספקת החשמל מרוכזים בעיקר ברכיבים כגון צינורות מיתוג, דיודות ושנאים בתדר גבוה, כמו גם מעגלי קלט ויישור AC.
2 אמצעים לדיכוי הפרעות אלקטרומגנטיות של מיתוג ספק כוח
בדרך כלל, בקרת EMI של מיתוג ספק כוח מאמצת בעיקר טכנולוגיית סינון, טכנולוגיית מיגון, טכנולוגיית איטום וטכנולוגיית הארקה. ניתן לחלק הפרעות EMI להפרעות הולכה והפרעות קרינה לפי נתיב השידור. החלפת ספק כוח מוליך בעיקר הפרעות, וטווח התדרים שלו הוא הרחב ביותר, בערך 10kHz-30MHz. אמצעי הנגד לדיכוי הפרעות מוליכות נפתרות בעצם בשלושה פסי תדרים: 10kHz-150kHz, 150kHz-10MHz ומעלה. הפרעות רגילות הן בעיקר בטווח של 10kHz עד 150kHz, אשר נפתרת בדרך כלל על ידי מסנן LC כללי. הפרעות במצב נפוץ היא בעיקר בטווח של 150kHz-10 MHz, שבדרך כלל נפתרת על ידי מסנן דחיית מצב נפוץ. אמצעי הנגד עבור פס התדרים מעל 10MHz הם לשפר את צורת המסנן ולנקוט באמצעי מיגון אלקטרומגנטי.
2.1 באמצעות מסנן EMI של כניסת AC.
בדרך כלל, ישנן שתי דרכים להעביר זרם הפרעות על המוליך: מצב נפוץ ומצב דיפרנציאלי. הפרעה במצב נפוץ היא ההפרעה בין הנוזל המוביל לכדור הארץ: להפרעות אותו גודל וכיוון, והיא קיימת בין כל אדמה יחסית של ספק הכוח או בין הקו הנייטרלי לכדור הארץ. הוא מיוצר בעיקר על ידי du/dt, ו-di/dt מייצר גם הפרעות מסוימות במצב משותף. הפרעת המצב הדיפרנציאלי היא ההפרעה בין נוזלי הספק: ההפרעה שווה בגודלה ומנוגדת לכיוון, ומתקיימת בין קו הפאזה לקו הנייטרלי של ספק הכוח לקו הפאזה וקו הפאזה. כאשר זרם ההפרעה מועבר על המוליך, הוא יכול להופיע הן במצב נפוץ והן במצב דיפרנציאלי. עם זאת, זרם הפרעות במצב נפוץ יכול להפריע לאותות שימושיים רק לאחר שהוא הופך לזרם הפרעה במצב דיפרנציאלי.
ישנם שני סוגי הפרעות לעיל בקו שידור מתח AC, בדרך כלל הפרעות במצב דיפרנציאלי בתדר נמוך והפרעה במצב נפוץ בתדר גבוה. באופן כללי, משרעת ההפרעות במצב דיפרנציאלי קטנה, התדר נמוך וההפרעה הנגרמת קטנה; להפרעות במצב נפוץ יש משרעת גדולה ותדר גבוה, והיא יכולה גם לייצר קרינה דרך חוטים, מה שגורם להפרעות גדולות. אם נעשה שימוש במסנן EMI מתאים בקצה הקלט של ספק כוח AC, ניתן לדכא הפרעות אלקטרומגנטיות ביעילות. העיקרון הבסיסי של מסנן קו החשמל EMI מוצג באיור 1, שבו קבלי מצב הדיפרנציאלי C1 ו-C2 משמשים לקצר את זרם ההפרעות במצב הדיפרנציאלי, בעוד קבלי הארקה של קו הביניים C3 ו-C4 משמשים לקצר- מעגל את זרם ההפרעה במצב משותף. סליל משנק רגיל מורכב משני סלילים בעלי עובי שווה ומפותלים על ליבה מגנטית באותו כיוון. אם הצימוד המגנטי בין שני הסלילים קרוב מאוד, השראות הדליפה תהיה קטנה מאוד, שהיא ירודה בתחום התדרים של קו החשמל.
תגובת המצב תהיה קטנה מאוד; כאשר זרם העומס זורם דרך המשנק במצב משותף, קווי השדה המגנטי הנוצרים על ידי הסלילים המחוברים בסדרה על קו הפאזה מנוגדים לאלו הנוצרים על ידי הסלילים המחוברים בסדרה על הקו הנייטרלי, והם מבטלים זה את זה ב- ליבה מגנטית. לכן, גם במקרה של זרם עומס גדול, הליבה המגנטית לא תהיה רוויה. עבור זרם ההפרעה במצב משותף, השדות המגנטיים הנוצרים על ידי שני הסלילים נמצאים באותו כיוון, אשר יציג השראות גדולה, ובכך ישחק תפקיד בהחלשת אות ההפרעה במצב משותף. כאן, סליל החנק במצב נפוץ צריך להיות עשוי מחומר מגנטי פריט עם חדירות גבוהה ומאפייני תדר טובים.
