interferențe electromagnetice
Îmbunătățirea tehnologiilor de conservare a energiei necesită o viziune de ansamblu a modului de a îmbunătăți eficiența sistemului. Acest articol discută despre modalități de a reduce consumul de energie la nivel de sistem - pentru a optimiza interacțiunea componentelor sistemului și a modurilor de operare ale chip-ului. Acoperit cerințele pentru elementele-cheie ale sistemului economic - microcontrolere și DSP. Considerate unele dintre metodele tehnologice de producție de chips-uri, care pot reduce consumul de energie.
Articolul discută despre interferențe electromagnetice și interferența radio efectuate rezultă din funcționarea echipamentelor electronice. Mecanismele de apariție a acestora. În unele cazuri, raportul calculat pentru a determina dimensiunea circuitelor de protecție împotriva interferențelor. Recomandări practice pentru reducerea interferențelor electromagnetice.
Trecerea de alimentare cu energie - generator de naturale de interferență electromagnetică (EMI) de la frecvența fundamentală egală cu frecvența de comutare a comutatoarelor de putere și armonice superioare. Amploarea standardelor EMF normalizate, deci ar trebui să fie limitată. Cantitatea de interferență este determinată de (1) și (2):
în care M și C, respectiv, inductanța și capacitate între sursă și receptor EMP.
În practică, valorile M și C nu este cunoscută, prin urmare, stabilirea valorii EMF poate doar prin măsurători. Distinge Efectuat EMI si RFI. Prima este de obicei măsurată pe firele de la rețea gamă de frecvență de 150 kHz (în SUA și Canada de la 450 kHz, în anumite tipuri de echipamente de telecomunicații - 10 kHz) la 30 MHz, iar al doilea - în gama de frecvențe de la 30 MHz până la câteva sute de megahertzi, și, uneori, mai mare de 1 GHz.
Fig. 1. Măsurarea efectuat EMI
interferență Efectuat se determină cu ajutorul unui șunt de 50 ohmi (vezi. Fig. 1). Pentru a separa zgomotul de înaltă frecvență în tensiunea de intrare a circuitului primar este utilizat LC-filtru. Această încorporare se numește o linie cu impedanță stabilizată (Linie de impedanta de Stabilizare rețea, LISN). Un astfel de filtru se aplică în aproape toate sursele de alimentare. EMF limitate la standardele naționale și internaționale. În România respectă standardele de specificație ale Comisiei Electrotehnice Internaționale - Comisia Electrotehnică Internațională (IEC) (GOST 51317 compatibilitatea echipamentelor tehnice).
Efectuat EMI împărțit în diferențial și de mod comun [1]. Mecanismul diferentiala de apariție a interferențelor este prezentată în figura 2. Desigur, filtrele de intrare și de ieșire trebuie să limiteze amploarea EMF, dar având în vedere reactoare nedesavarsit și filtre condensatoare de anulare a interferențelor completă nu se produce. Figura 3 ilustrează apariția emisiilor efectuate mod comun. Diferentiala EMF măsurată între magistrala de alimentare și curentul de întoarcere de autobuz, care este adesea numit un autobuz comun (de sârmă). Mod de comună EMI este măsurată între magistrala de alimentare și carcasa dispozitivului și între autobuz comun și carcasa dispozitivului.
Fig. 2. Mecanismul EMF conductiv diferențială
Fig. 3. Mecanismul EMF conductiv diferențială
Reducerea interferenței efectuată în primul rând printr-un filtru. Astăzi, multe companii produc punct de vedere structural complete de EMI filtre, care sunt foarte potrivite pentru a fi utilizate în circuite de curent alternativ pe partea de inalta. Aceste filtre sunt foarte bune pentru relaxarea interferență, dar nu sunt întotdeauna suficiente pentru reducerea necesară a efectuat EMI. În plus, filtrele pentru a atenua IME efectuate necesare în autobuz DC în circuitele secundare, inclusiv în sistemele de alimentare distribuite. În acest caz, de obicei, trebuie să proiectați propriile filtre. Figura 4 prezintă configurații diferite LC-filtre, ca în figura 5 - a caracteristicii amplitudine-frecvență (AFC) [1].
Fig. 4. Configurațiile de filtre pentru suprimarea efectuat EMI: A - un filtru ideală;
b - un filtru reale; în - filtru cu o conexiune în paralel a condensatoarelor pentru a reduce ESR; d - un inductor filtru cu o înfășurare cu un singur strat și parazitare capacitate redusă;
d - un inductor filtru cu adăugarea în etapa a doua
Figura 4a prezintă filtru ideală și Figura 4b - același filtru cu parametrii componente parazite. Dintr-o comparație a răspunsului de frecvență (vezi. Fig. 5), care reduc semnificativ parametrii parazitare ale filtrului de atenuare. Neutralizeze efectul echivalent condensatori seria inductanță, eventual, se recurge la comutarea lor paralele (a se vedea figura 4c ..); atenuare maximă a semnalului în acest caz, crește în mod semnificativ.
Fig. 5. Caracteristicile de amplitudine-frecvență ale filtrelor
Fig. 6. Circuitul de amortizare pentru a reduce influența rezonanță
Următorul pas - reducerea parazitare acceleratie capacitance (.. A se vedea figura 4d), este posibilă prin selectarea choke bobina rănii într-un singur strat. În acest caz, pentru a păstra valoarea inductor poate să utilizeze un reactor de dimensiuni mari. Cel mai mare efect va diagrama din figura 4e, care, împreună cu măsurile utilizate restrictor suplimentare, care mărește filtrul ordinea sugerată mai sus. În acest caz, este posibil să se realizeze o atenuare maximă a efectuat EMI.
Este necesară utilizarea de filtre, dar dă naștere unor probleme din cauza frecvenței de rezonanță. La rezonanță, tensiunea pe condensator va crește în mod semnificativ, și poate deteriora invertorul. Pentru a slăbi influența rezonanței, este necesar să se introducă o amortizare
RD -CD lant (vezi. Fig. 6). Calculul exact al lanțului de amortizare extrem de dificil - este necesar pentru a rezolva un ordin superior ecuații diferențiale liniare, prin urmare, este imposibil să se obțină o soluție în forma sa generală, în special la tensiune nesinusoidale cu un ciclu de lucru variabil. Prin urmare, calculul componentelor de amortizare se realizează prin metode aproximative prin utilizarea unor reguli empirice. Mai multe detalii despre acest subiect pot fi găsite în [2].
Sursa modului comun perturbațiilor poate servi ca design de produs. Figura 7 prezintă un exemplu tipic de interferență. Tranzistorul este de obicei montat pe radiator printr-un izolator Kapton (film pe bază de bandă de poliamidă) garnitură. Pentru a îmbunătăți plăcuțele de contact termic încercați pentru a reduce grosimea, acest lucru creează un parazitare CHS capacitate între tranzistor și carcasa.
Fig. 7. Instalarea tranzistor la un răcitor
Figura 8 prezintă o cale de curent parazit care apar prin această capacitate condensatori și Y1, Y2, a căror valoare este determinată de cerințele UL 2. Valoarea lor este
în cazul în care I - curentul de scurgere admisibilă; F - frecvența reteaua (de obicei, 50 sau 60 Hz); V - tensiune de rețea.
Capacitatea CHS. Y1, Y2 formează un divizor de tensiune. Cu o grosime aleasă în mod corespunzător de film izolator valoarea CHS astfel încât comutatorul de tensiune foto slăbi mai mult de 1000 de ori. Valoarea tipică se află în CHS
10 ... 100 pF. Filtrul de-al doilea ordin de interferență între linia de atenuare de putere și de la sol la 40 dB la frecvența de colț este de zece ori mai mică decât frecvența de operare a tastelor shift. atenuare suplimentară de inductivitatea va face firele și inductanța de scurgere a transformatorului, dar acest lucru poate fi insuficientă.
În acest caz, este necesar să se recurgă la o altă metodă de atenuare realizată EMI - așa cum se vede din (1) și (2) EMF slăbire posibilă prin creșterea duratei impulsului. De exemplu, când CHS = 12 pF, amplitudinea tensiunii colector de 300 V (rectificată tensiune de 220 V, 50 Hz) și o durată de 100 ns margine a impulsului valoarea de vârf a curentului care trece prin condensator parazitare va fi de aproximativ 36 mA. Prin creșterea marginea puls de 2 ori mai multe ori scad și actuale, și, prin urmare, zgomot. Cu toate acestea, trebuie să se țină seama de faptul că acest lucru va crește pierderile de comutație. După cum se arată în tabelul 1 [3], crește în timpul de creștere a impulsului va duce la o îngustare a interferențelor spectrale.
Tabelul 1. Dependența spectrului energetic al armonicelor superioare ale duratei impulsului față
timpul de creștere a impulsului de durata impulsului,%
Fig. 8. Curentul de circuit prin CHS parazitare capacitate
Din acest motiv, printre altele, necesită foarte atent în timp ce proiectarea transformatorului. Parazit capacitance - funcția mezhobmotochnoy proprietăți ale filmului, proprietățile sale dielectrice, locația și numărul de straturi între înfășurările izolatoare. CWW mezhobmotochnoy reduce cantitatea de capacitate folosind o bobina de ecranare dispus între înfășurările primare și secundare. Ecranarea este de dorit să se efectueze înfășurarea sub forma unui strat continuu de folie de cupru și conectată la linia de retur a curentului primar.
Se calculează amploarea efectuat IME imposibilă. De exemplu, în recuperarea proprietăților de blocare a diodei de ieșire redresor în câteva nanosecunde există o puternică emisie EMI, care printr-o capacitate parazită a transformatorului la firele penetrează rețeaua de alimentare. Prin urmare, dezvoltarea de protecție conductor EMI ar trebui să păstreze întotdeauna în minte anumite filtre de siguranță slăbire.
Fig. 9. Lanțurile care generează câmpuri electrice
Fig. 10. Circuit care generează câmpuri magnetice
Este evident că este necesar să se efectueze instalarea, astfel încât bucla de fire de curent mare au zona cât mai puțin posibil. Screening-ul câmpuri magnetice mai dificile, mai degrabă decât electric. În materialele feromagnetice pot fi folosite, dar în acest caz, construcția devine mai complicată ca un ecran, deoarece ecranul este un două straturi - se adaugă un ecran de material conductor la stratul feromagnetic. Crește și costul ecranului, astfel încât pentru ecranare câmpuri electrice și magnetice pentru a proteja de multe ori folosesc materiale conductoare, non-magnetice.
În acest caz, trebuie să se țină seama de faptul că câmpurile magnetice sunt generate într-un ecran conductor este destul de curenți puternici turbionari, pentru a le reduce la ecran ar trebui să facă găuri sau crestături slit. Următorul pas, ceea ce permite reducerea radiației câmpului magnetic - construcția transformatorului cu câmpuri de împrăștiere reduse - în detaliu descris în [1].