Komutācijas barošanas avota EMI simulācijas projektēšana
Palielinoties pārslēgšanas frekvencei un jaudas blīvumam, elektromagnētiskā vide komutācijas barošanas avota iekšienē kļūst arvien sarežģītāka, un tās elektromagnētiskā savietojamība ir kļuvusi par galveno uzmanību un galvenajām grūtībām barošanas avota projektēšanā. Parastā projektēšanas metodē EMC problēma tiek risināta ar empīrisku dizainu, un EMC problēmu var izskatīt tikai pēc prototipa izveides. Tradicionālais EMC līdzeklis var pievienot tikai papildu komponentus, kas var ietekmēt oriģinālo vadības cilpas joslas platumu, kā rezultātā sliktākajā gadījumā tiek pārveidota visa sistēma un palielinātas projektēšanas izmaksas. Lai izvairītos no šādas situācijas, projektēšanas procesā ir jāņem vērā EMC problēmas, ar noteiktu precizitāti jāanalizē un jāparedz komutācijas barošanas avota EMI, kā arī jāuzlabo projektēšana atbilstoši traucējumu mehānismam un to sadalījumam katrā frekvenču joslā. samazināt EMI līmeni, tādējādi samazinot projektēšanas izmaksas.
2 komutācijas barošanas avota EMI raksturlielumi un klasifikācija
Lai prognozētu komutācijas barošanas avota vadītos elektromagnētiskos traucējumus, ir nepieciešams noskaidrot tā ģenerēšanas mehānismu un trokšņu avotu īpašības. Strāvas slēdža caurules ātrgaitas pārslēgšanas darbības dēļ tās sprieguma un strāvas maiņas ātrums ir ļoti augsts, un augošā un krītošā mala satur bagātīgas augstākas harmonikas, tāpēc elektromagnētisko traucējumu intensitāte ir liela; Komutācijas barošanas avota elektromagnētiskie traucējumi galvenokārt koncentrējas diožu, jaudas pārslēgšanas ierīču, radiatoru un ar tiem savienoto augstfrekvences transformatoru tuvumā; Tā kā komutācijas caurules pārslēgšanas frekvence svārstās no desmitiem kHz līdz vairākiem MHz, komutācijas barošanas avota traucējumu formas galvenokārt ir vadīti traucējumi un tuva lauka traucējumi. Tostarp vadītie traucējumi tiks ievadīti elektrotīklā pa trokšņa izplatīšanās ceļu un traucēs citām elektrotīklam pievienotajām ierīcēm.
Komutācijas barošanas avota vadītos traucējumus var iedalīt divās kategorijās.
1) Diferenciālā režīma (DM) traucējumi. DM troksni galvenokārt izraisa di/dt. Caur parazitāro induktivitāti un pretestību tas izplatās cilpā starp strāvu vadu un nulles vadu, radot strāvu Idm starp diviem vadiem, kas neveido cilpu ar zemējuma vadu.
2) kopējā režīma (CM) traucējumi. CM troksni galvenokārt rada dv/dt. PCB izkliedētā kapacitāte izplatās cilpā starp divām elektropārvades līnijām un zemi, un traucējumi iekļūst starp līniju un zemi. Traucējumu strāva plūst uz pusēm katrā no divām līnijām, un zeme ir kopējā cilpa. Faktiskajā ķēdē nelīdzsvarotās līnijas pretestības dēļ kopējā režīma signāla traucējumi tiks pārveidoti par šķērsrunas traucējumiem, kurus nav viegli novērst.
EMI simulācijas analīze komutācijas barošanas avotā
Teorētiski runājot, neatkarīgi no tā, vai tā ir laika domēna simulācija vai frekvenču domēna simulācija, ja vien ir izveidots saprātīgs analīzes modelis, simulācijas rezultāti var pareizi atspoguļot sistēmas EMI kvantēšanas pakāpi.
Laika domēna simulācijas metodei ir jāizveido ķēdes modelis, kas ietver visus pārveidotāja komponentu parametrus, simulācijas analīzei jāizmanto programmatūra PSPICE vai Sabre un jāizmanto ātrs Furjē analīzes rīks, lai iegūtu EMI spektra viļņu formu. Šī metode ir pārbaudīta DM trokšņa analīzē. Tomēr pusvadītāju ierīču, piemēram, MOSFET un IGBT, nelineārie raksturlielumi un mainīgie parametri komutācijas barošanas avotā padara modeli ļoti sarežģītu, un komutācijas barošanas avota ķēdes topoloģija nepārtraukti mainās, kad tas darbojas, kā rezultātā rodas nekonverģences problēma. simulācija. Pētot CM troksni, jāiekļauj visi parazītu elementu parametri. Parazītu parametru ietekmes dēļ FFT rezultātus ir grūti saskaņot ar eksperimentālajiem rezultātiem. Komutācijas jaudas pārveidotāji parasti strādā lielā laika konstantu diapazonā, galvenokārt iekļaujot trīs laika konstantu grupas: laika konstantes, kas saistītas ar izejas termināla pamatfrekvenci (desmitiem ms); Laika konstante (desmitiem μs), kas saistīta ar komutācijas elementu pārslēgšanas frekvenci; Laika konstante (vairākas ns), kas saistītas ar pieauguma un krišanas laiku, kad pārslēgšanas elements tiek ieslēgts vai izslēgts.
Šī iemesla dēļ laika domēna simulācijā ir jāizmanto ļoti mazs aprēķina solis, un aprēķina pabeigšana prasa ilgu laiku; Turklāt rezultāti, kas iegūti ar laika domēna metodi, bieži vien nevar skaidri analizēt dažādu ķēdes mainīgo ietekmi uz traucējumiem, nevar dziļi izskaidrot komutācijas barošanas avota EMI uzvedību, kā arī trūkst EMI mehānisma sprieduma, kā arī nevar sniegt informāciju. skaidrs risinājums EMI samazināšanai.
