حل تصميم التوافق الكهرومغناطيسي لإمدادات الطاقة ذات التردد العالي
إذا لم يتم التعامل مع مشكلة التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) الخاصة بمصدر طاقة التحويل عالي التردد نفسه بشكل جيد، فلن يتسبب ذلك بسهولة في تلوث شبكة الطاقة ويؤثر بشكل مباشر على التشغيل العادي للمعدات الكهربائية الأخرى فحسب، بل سيشكل أيضًا تلوثًا كهرومغناطيسيًا بسهولة في الفضاء، مما أدى إلى ارتفاع مشكلة التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) لإمدادات الطاقة بتبديل التردد. تركز هذه المقالة على تحليل الاضطراب الكهرومغناطيسي الذي يتجاوز المشكلة القياسية لوحدة إمداد الطاقة ذات التردد العالي 1200 واط (24 فولت/50 أمبير) المستخدمة في لوحات إمداد طاقة إشارة السكك الحديدية، وتقترح تدابير التحسين.
يمكن تقسيم الاضطراب الكهرومغناطيسي الناتج عن مصدر طاقة التحويل عالي التردد إلى فئتين: الاضطراب المجرى والاضطراب الإشعاعي. يتم نقل المضايقات التي تم إجراؤها عبر مصدر طاقة التيار المتردد بتردد أقل من 30 ميجا هرتز ؛ وينتقل التحرش الإشعاعي عبر الفضاء بتردد يتراوح بين 30 و1000 ميجاهرتز.
تحليل مصادر الاضطراب الكهرومغناطيسي لإمدادات الطاقة ذات التردد العالي
إن المقوم وأنبوب الطاقة Q1 في الدائرة، وأنابيب الطاقة Q2~Q5 في الدائرة الموضحة في الشكل 1ب، والمحول عالي التردد T1، وثنائيات مقوم الخرج D1~D2، كلها مصادر رئيسية للاضطراب الكهرومغناطيسي عندما يكون الجهد العالي. تردد تحويل التيار الكهربائي يعمل. تحليل على وجه التحديد على النحو التالي.
سوف تتسبب التوافقيات عالية الترتيب المتولدة أثناء عملية تصحيح المقوم في اضطراب التوصيل واضطراب الإشعاع على طول خط الكهرباء.
يعمل أنبوب الطاقة التبديلي في حالة تشغيل وإيقاف عالية التردد. من أجل تقليل خسائر التبديل وتحسين كثافة الطاقة والكفاءة الإجمالية، يتم تشغيل وإيقاف أنبوب التبديل بشكل أسرع وأسرع، بشكل عام خلال بضع ميكروثانية. يؤدي التشغيل والإيقاف بهذه السرعة إلى زيادة الجهد الكهربي وتيار التيار، مما يولد توافقيات ذروة عالية التردد وعالية الجهد، مما يتسبب في اضطراب كهرومغناطيسي في الفضاء وخطوط إدخال التيار المتردد.
بينما يقوم المحول عالي التردد T1 بتحويل الطاقة، فإنه يولد مجالًا كهرومغناطيسيًا متناوبًا ويشع موجات كهرومغناطيسية في الفضاء، مما يشكل مضايقة إشعاعية. تولد الحث والسعة الموزعة للمحول تذبذبًا وتقترن بحلقة إدخال التيار المتردد من خلال السعة الموزعة بين المرحلتين الأولية والثانوية للمحول، مما يشكل اضطرابًا موصلًا.
عندما يكون جهد الخرج منخفضًا نسبيًا، يعمل الصمام الثنائي لمقوم الخرج في حالة تبديل عالية التردد، وهو أيضًا مصدر للاضطراب الكهرومغناطيسي.
بسبب محاثة الرصاص الطفيلية للصمام الثنائي وسعة الوصلات وتأثير تيار الاسترداد العكسي، فإنه يعمل تحت معدلات تغير تيار وتيار عالية جدًا. كلما زاد وقت الاسترداد العكسي للديود، زاد تأثير ذروة التيار. كلما أصبحت إشارة الاضطراب أقوى، مما يؤدي إلى تذبذب مخفف عالي التردد، وهو نوع من اضطراب التوصيل في الوضع التفاضلي.
يتم نقل كل هذه الإشارات الكهرومغناطيسية المتولدة إلى مصدر الطاقة الخارجي من خلال أسلاك معدنية مثل خطوط الكهرباء وخطوط الإشارة والأسلاك الأرضية، مما يشكل اضطرابًا في التوصيل. تحدث الاضطرابات المشعة بسبب إشارات الاضطراب التي تشع عبر الأسلاك والأجهزة أو من خلال الوصلات البينية التي تعمل كهوائيات.
3. تصميم التوافق الكهرومغناطيسي للاضطراب الكهرومغناطيسي لإمدادات الطاقة ذات التردد العالي
أضف مرشح طاقة إلى مدخل مصدر طاقة التبديل لقمع التوافقيات عالية الترتيب الناتجة عن مصدر طاقة التبديل.
إن إضافة حلقة مغناطيسية من الفريت إلى خطوط الإدخال والإخراج للطاقة لا يؤدي فقط إلى قمع الوضع المشترك عالي التردد في خطوط الطاقة، ولكنه يقلل أيضًا من طاقة الاضطراب المنبعثة عبر خطوط الطاقة.
أبقِ خط الطاقة قريبًا قدر الإمكان من السلك الأرضي لتقليل مساحة حلقة إشعاع الوضع التفاضلي؛ قم بتوجيه خط طاقة التيار المتردد للإدخال وخط طاقة التيار المستمر للإخراج بشكل منفصل لتقليل الاقتران الكهرومغناطيسي بين الإدخال والإخراج ؛ احتفظ بخط الإشارة بعيدًا عن خط الطاقة وقريبًا من الأرض. يجب توجيه الخطوط، ويجب ألا تكون الخطوط طويلة جدًا لتقليل مساحة حلقة الحلقة؛ يجب ألا يكون عرض الخطوط على لوحة PCB مفاجئًا، واستخدم التحولات القوسية عند الزوايا، وحاول عدم استخدام الزوايا القائمة أو الزوايا الحادة.
قم بتركيب مكثفات الفصل على الشريحة وأنبوب تبديل MOS في أقرب مكان ممكن من منافذ الطاقة والأرضية للجهاز على التوازي.
نظرًا لوجود Ldi/dt في السلك الأرضي، يتم توصيل لوحة PCB والهيكل بشكل غير مباشر باستخدام أعمدة نحاسية. بالنسبة للأسلاك غير المناسبة للتوصيل بالأعمدة النحاسية، يجب استخدام أسلاك أكثر سمكًا وتأريضها في مكان قريب.
أضف دائرة امتصاص RC على طرفي أنبوب التبديل والصمام الثنائي لمقوم الإخراج لامتصاص الجهد الزائد.
