PCB 블로그 - 스위치 전원 PCB 보드 전자기 호환성 모델링 분석

스위치 전원 PCB 보드의 전자기 호환성 모델링 및 분석에서 스위치 변환기 노이즈의 간섭 경로는 간섭 소스와 간섭 대상 장치에 결합 조건을 제공하며 공통 모드 간섭과 차형 간섭에 대한 연구가 특히 중요합니다.주로 회로 주요 부품의 고주파 모델과 공통 및 차형 소음의 회로 모델을 분석하여 전원 공급 장치 PCB 보드를 스위치하는 EMC 최적화 설계에 유용한 도움을 제공합니다.스위치 전원의 공통 모드 간섭과 차동 모드 간섭이 회로에 미치는 영향은 다릅니다.일반적으로 차형 소음은 저주파에서, 공통형 소음은 고주파에서, 그리고 공통형 전류의 복사 효과는 일반적으로 차형 전류의 복사 효과보다 높다.복사 효과가 훨씬 크기 때문에 전원 중의 차형 간섭과 공통형 간섭을 구분할 필요가 있다.차형간섭과 공모간섭을 구분하기 위하여 우리는 우선 전원을 스위치하는 기본결합모식을 연구하고 이를 기초로 차형소음전류와 공모소음전류의 회로경로를 구축해야 한다.스위치 전원의 전도 결합은 주로 회로 전도 결합, 용량 결합, 전감 결합 및 이러한 결합 방법의 혼합을 포함한다.

1.공통 모드와 차형 노이즈 경로 모델은 스위치 전원에서 고주파 변압기 초급과 차급 권선 사이에 존재하는 결합 커패시터 CW, 출력 튜브와 히트싱크 사이에 존재하는 잡산 커패시터 CK, 출력 튜브 자체의 기생 매개변수 및 인쇄 컨덕터 사이의 상호 결합을 형성한다.상호 감지, 자체 감지, 상호 커패시터, 자체 커패시터, 임피던스 등 기생 매개변수는 공통 모드 소음과 차형 소음 경로를 구성하여 공통 모드와 차형 전도 간섭을 형성한다.출력 스위치 부품, 변압기 및 인쇄 도체의 저항, 감지 및 커패시터 기생 파라미터 모델을 분석하는 기초에서 변환기의 소음 전류 경로 모델을 얻을 수 있다.회로 주요 부품의 고주파 모형 전력 스위치관의 내부 기생 감각과 용량은 회로의 고주파 성능에 영향을 준다.이 콘덴서는 고주파 간섭으로 인해 누출 전류가 금속 기판으로 흐르고 전력 파이프와 히트싱크 사이에 분산 콘덴서 CK가 존재합니다.일반적으로 히트싱크는 보안상의 이유로 접지되며 이는 공통 모드 노이즈 경로를 제공합니다.PWM 동글이 작동하면 스위치 장치가 작동함에 따라 동일 모드 노이즈가 발생합니다.하프 브리지 컨버터의 경우, 스위치 Q1의 누극 전압은 항상 U1이며, 원극 전세는 스위치 상태의 변화에 따라 0과 U1/2 사이에서 변화한다;Q2의 원극 전위는 항상 0이고 누극 전위는 0과 U1/2입니다.스위치 튜브와 히트싱크가 잘 접촉하도록 스위치 튜브 하단과 히트싱크 사이에 열전도성이 좋은 절연 개스킷이나 절연 실리콘을 자주 추가한다.따라서 점 a와 땅 사이에 병렬 결합 커패시터 CK가 있는 것과 같습니다.그림 2와 같이 Q1 및 Q2 스위치의 상태가 변경되어 A점의 전위가 변경되면 CK에서 노이즈 전류 Ick이 발생합니다.히트싱크에서 섀시까지 전류가 흐르면 섀시는 기본 전원 코드와 접지하여 결합 임피던스를 가지며 그림 2의 점선과 같은 공통 모드 노이즈 경로를 형성합니다.따라서 공통 모드 노이즈 전류는 땅과 주 전원 코드 사이의 결합 임피던스 Z에서 전압 강하를 발생시켜 공통 모드 노이즈를 형성합니다.격리 변압기는 광범위하게 사용되는 전력선 간섭 억제 조치이다.그것의 기본 기능은 회로 사이의 전기 격리를 실현하여 접지 회로로 인한 부품 간의 상호 간섭을 해결하는 것이다.이상적인 변압기에 대해 말하자면, 그것은 차형 전류만 휴대할 수 있을 뿐, 공통 모드 전류는 휴대할 수 없다. 이것은 공통 모드 전류에 대해 이상적인 변압기의 두 단자 사이에 같은 전세에 있기 때문이다. 따라서 그것은 권선에 자기장을 생성할 수 없고, 공통 모드 전류 경로도 있을 수 없기 때문에 공통 모드 소음을 억제하는 역할을 한다.실제 분리 변압기는 1차 측면과 2차 측면 사이에 결합 커패시터 CW가 있습니다.이 결합 콘덴서는 변압기 권선 사이에 존재하는 비전체 매체와 물리적 간격에 의해 생성되며, 이는 공통 모드 전류에 경로를 제공합니다.일반 격리 변압기는 공통모드 소음에 대해 일정한 억제 작용을 하지만, 링 사이의 용량 분포로 인해 공통모드 간섭을 억제하는 효과는 주파수가 증가함에 따라 낮아진다.일반 격리 변압기의 공통 모드 간섭에 대한 억제는 초급과 차급 사이의 분포 용량과 설비 대지의 분포 용량의 비교를 통해 추정할 수 있다.일반적으로 초급과 차급 사이의 분포 용량은 수백 pF이고, 대지의 분포 용량은 몇 십nF이기 때문에 공통 모드 간섭의 감쇠 값은 약 10~20배, 즉 20~30dB이다.격리 변압기의 공통 모드 소음 억제 능력을 향상시키기 위해서는 비교적 작은 결합 용량이 있어야 한다.따라서 변압기의 초급과 차급 사이에 차폐 레이어를 추가할 수 있습니다.차폐는 변압기의 에너지 전달에 불리한 영향을 미치지 않지만 권선 사이의 결합 용량에 영향을 줄 수 있다.차폐층이 있는 격리 변압기는 공통모드 간섭을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 차폐층을 사용하여 차모드 간섭을 억제할 수 있다.구체적인 방법은 변압기의 차폐층을 한 번 도는 중성단에 연결하는 것이다.50Hz의 작업 주파수 신호의 경우, 초급과 차폐층이 형성한 고용량 저항으로 인해 여전히 변압기 효과를 통해 감쇠되지 않고 차급으로 전송될 수 있다.주파수가 비교적 높은 차형 간섭의 경우, 초급과 차폐층 사이의 내성이 작아지기 때문에, 이 부분의 간섭은 분포용량과 차폐층과 초급 중성단 사이의 연결을 통해 직접 전력망으로 돌아가고, 차급 회로에 들어가지 않는다.그러므로 변압기의 고주파에 대한 모델링은 매우 중요하다. 특히 변압기의 많은 기생 매개변수, 예를 들면 누전감, 1차 측과 2차 측 사이의 분포 커패시터 등을 고려해야 한다. 이러한 매개변수는 공통 모델링 EMI 수준에 중대한 영향을 미친다.실제로 임피던스 측정 장비는 변압기의 주요 매개변수를 측정하여 이러한 매개변수를 얻고 시뮬레이션 분석을 수행하는 데 사용될 수 있습니다.직류 전해조