Metodo di prova del filtro EMI per la commutazione dell'alimentazione

Metodo di progettazione del filtro EMI dell'alimentazione:

1- Metodo generale per la determinazione della fcn:

Per la fonte di disturbo, la frequenza di taglio di soffocamento deve essere determinata in base ai requisiti di progettazione della compatibilità elettromagnetica.è necessario ridurre il livello di disturbo al range specificatoLa frequenza di taglio del filtro a basso passaggio di primo ordine può essere determinata con la seguente formula:

Fonte di disturbo: fcn=kT×(bassa frequenza di disturbo nel sistema); ricevitore: fcn=kRX(bassa frequenza di disturbo nell'ambiente elettromagnetico).

Nella formula, kT e kR sono determinati in base ai requisiti di compatibilità elettromagnetica e generalmente prendono 1/3 o 1/5.la frequenza di interruzione del filtro di uscita del filtro del rumore di alimentazione o del filtro di alimentazione è fen=20~30 kHz (quando la frequenza di alimentazione di commutazione f è di 100 kHz)La frequenza di taglio del segnale di soffocamento del rumore è fcn = 10 ~ 30 MHz (per apparecchiature informatiche con una velocità di trasmissione di 100 Mbps).

Inoltre, per i dispositivi con speciali forme d'onda di corrente di ingresso, 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)), la frequenza di taglio del buco acustico fcn può essere inferiore per filtrare l'interferenza di conduzione armonica di corrente da 2 a 40.la Federal Communications Commission (FCC) degli Stati Uniti stabilisce che la frequenza di partenza delle interferenze elettromagnetiche è di 300 kHz; il Comitato speciale internazionale per le interferenze radio (CISPR) stabilisce che è di 150 kHz; e lo standard militare degli Stati Uniti stabilisce che è di 10 kHz.

2Circuito di filtraggio del rumore

Quando l'asfissio viene inserito nel circuito, l'effetto di soppressione del rumore che esso fornisce dipende non solo dalla dimensione dell'impedenza di asfissio ZF,L'impedenza è determinata dal livello di resistenza del dispositivo, ma anche dall'impedenza prima e dopo il circuito in cui si trova l'asfisso (iL'analisi della rete indica che, nell'intervallo di frequenza di funzionamento, l'impedenza di ingresso e di uscita della linea di trasmissione sono abbinate,che può massimizzare la trasmissione della potenza del segnalePer quanto riguarda il rumore, naturalmente pensiamo di inserire un filtro acustico per rendere la sua impedenza di ingresso e di uscita non corrispondente all'interno della gamma di frequenza acustica per ridurre al minimo la soppressione del rumore.

Pertanto, la scelta della struttura e dei componenti del filtro acustico dipende dall'impedenza della sorgente e dall'impedenza del carico del circuito in cui si trova il filtro acustico.il filtro anti-EMI è in realtà un filtro per la discrepanza di rumoreQui proponiamo specificamente il concetto di disadattamento del rumore per facilitare l'analisi dell'interazione tra il rumore e i filtri acustici (vedi la sezione sui principi di applicazione qui sotto).

Figura 1 Circuito di base del filtro acustico

I circuiti di filtraggio del rumore utilizzano generalmente strutture di circuito a forma di X, T e L e le loro combinazioni per produrre filtri a basso passaggio.,per il rumore ad alta frequenza, la struttura a forma di n può fornire una bassa impedenza di ingresso e di uscita, che è adatta per le occasioni in cui l'impedenza della sorgente e l'impedenza del carico del circuito sono elevate;la struttura a forma di T può fornire un'elevata impedenza di ingresso e di uscita, che è adatto per le occasioni in cui l'impedenza della sorgente e l'impedenza del carico del circuito sono basse;la struttura a forma di L può fornire un'impedenza di ingresso elevata e un'impedenza di uscita bassa (o viceversa), che è adatto per le occasioni in cui l'impedenza della sorgente e l'impedenza del carico del circuito sono basse (o viceversa).La determinazione dei valori L e C dei componenti del filtro deve soddisfare i requisiti del circuito per la perdita di inserimento alla frequenza del rumore, e può essere calcolato approssimativamente come segue:

L=Z/(2I×fc), C=1/(2n×fe×Z)

Z è l'impedenza di soffocamento del rumore, l'impedenza di ingresso o di uscita del filtro.Perché per frequenze fino a 100 kHz e i suoi armonici, i parametri distribuiti del circuito non possono più essere ignorati e l'effetto di soppressione del rumore del filtro acustico è spesso determinato con esperimenti.le caratteristiche di frequenza di impedenza di un condensatore effettivo e il metodo di calcolo dell'induttanza del piombo sono riportati di seguitoConsiderando l'influenza della perdita del condensatore e dell'induttanza del piombo, le caratteristiche del circuito equivalente del condensatore effettivo e della frequenza di impedenza sono mostrate nella figura 2.

L'induttanza del piombo è calcolata con la seguente formula:

L=0,002/[ln(4l/d) -1]

dove d è il diametro del filo (cm), 1 è la lunghezza del filo (cm) e L è l'induttanza (uH).

Ad esempio, un filo da 0,31 mm con una lunghezza di 1=1cm, L=0,0077uH, quando la frequenza è di 1MHz, Z=0.0499; quando la frequenza è di 100 MHz, Z=4.99Quando 1=2cm, L=0.0182uH, quando la frequenza è di 100MHz, Z=11.44 ohm.

3Principio di applicazione del filtro acustico

Il metodo o la procedura per la selezione e l'uso dei filtri acustici in base ai requisiti di compatibilità elettromagnetica non è unico.Questo problema deve essere risolto come parte del processo di progettazione della compatibilità elettromagnetica nella progettazione elettricaTuttavia, prima di progettare e utilizzare i filtri del rumore, è utile comprendere la modalità di propagazione dei disturbi elettromagnetici, l'intervallo di frequenza del rumore,e ambiente elettromagnetico del circuito inserito.

Esistono circa due modi di propagazione dei disturbi elettromagnetici:

Uno è l'interferenza condotta e l'altro è l'interferenza irradiata. 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)In generale, si può considerare che: il segmento di bassa frequenza del rumore si manifesta come interferenza condotta (molestie),e il filtro del rumore si basa principalmente sulla reattività induttiva del struscio per fornire soppressione del rumore■ all'estremità superiore della frequenza del rumore, la potenza del rumore condotto viene assorbita dalla resistenza equivalente del strascico e bypassata dalla capacità distribuita.la perturbazione irradiata diventa la principale forma di interferenza.

La perturbazione irradiata induce una corrente sonora sui componenti e sui condotti vicini e, in casi gravi, può causare auto-eccitazione del circuito,che diventa più evidente nel caso di assemblaggio di componenti di circuiti di piccola e alta densitàLa maggior parte dei dispositivi anti-EMI sono inseriti nel circuito come filtri a basso passaggio per sopprimere o assorbire le interferenze acustiche.la frequenza di taglio del filtro fcn può essere progettata o selezionataCome accennato in precedenza, il filtro del rumore viene inserito nel circuito come un mismatch del rumore.Utilizzando il concetto di discrepanza di rumore, la funzione del filtro può essere intesa come segue: attraverso il filtro acustico, il rumore può ridurre il livello di uscita acustica a causa della divisione della tensione (attenuazione);o assorbire la potenza acustica dovuta a riflessi multipli; o distruggere le condizioni di oscillazione parassitarie dovute a cambiamenti di fase del canale, migliorando così la tolleranza al rumore del circuito.

Inoltre, quando si progettano e utilizzano dispositivi anti-EMI, si devono tenere conto dei seguenti aspetti:

(1) Comprendere l'ambiente elettromagnetico e selezionare ragionevolmente l'intervallo di frequenza;

(2) Se il circuito in cui è situato il filtro del rumore è dotato di corrente continua o di forte corrente alternata, per evitare che il nucleo del dispositivo non si saturi;

(3) Comprendere le dimensioni e le proprietà dell'impedenza prima e dopo il circuito di inserimento per ottenere la disadattamento del rumore.ed è adatto per l'uso in condizioni di bassa impedenza della sorgente e di impedenza del carico;

(4) Prestare attenzione alle interferenze x induttive generate dalla capacità distribuita e dai componenti e cavi adiacenti;

(5) Controllare l'aumento della temperatura del dispositivo, generalmente non superiore a 60°C.