PCB Блог - Моделирование электромагнитной совместимости панелей PCB питания переключателя

В моделировании и анализе электромагнитной совместимости PCB - платы переключателя путь помех переключателя обеспечивает условия связи между источником помех и помеховым устройством, что особенно важно для изучения его симулированных и дифференциальных помех. В основном были проанализированы высокочастотные модели основных компонентов схемы, а также модели схем с коммодальным и дифференциальным шумом, что оказало полезную помощь в оптимизации конструкции EMC PCB - платы переключателя питания. Коммодальные и дифференциальные помехи переключателя питания влияют на схемы по - разному. Как правило, на низких частотах преобладают разномодовые шумы, на высоких частотах преобладают конформные шумы, а радиационные эффекты конформных токов обычно выше, чем радиационные эффекты разномодовых токов. Радиационные эффекты намного больше, поэтому необходимо различать дифференциальные и конформные помехи в источнике питания. Для того, чтобы отличить дифференциальные и конформные помехи, нам сначала нужно изучить основные режимы связи переключателя питания и на этой основе установить путь схемы для дифференциального и конформного шумовых токов. Проводящая связь переключателя питания в основном включает: проводящую связь цепи, конденсаторную связь, индуктивную связь и смешивание этих методов связи.

Модель пути шума с конформным и дифференциальным модулями образует в коммутационном источнике питания связь между первичными и вторичными обмотками высокочастотного трансформатора с конденсатором связи CW, емкостью рассеяния CK между силовыми трубами и радиаторами, паразитными параметрами самих силовых труб и между печатными проводами. Паразитические параметры, такие как взаимная индукция, самоиндукция, взаимная емкость, автоконденсаторность, сопротивление и т. Д. образуют комодовый шум и дифференциальный путь шума, образуя помехи конформной и дифференциальной проводимости. На основе анализа моделей сопротивления, индуктивности и конденсаторных паразитных параметров силовых переключателей, трансформаторов и печатных проводников можно получить модель пути шумового тока преобразователя. Высокочастотная модель основных компонентов схемы внутренняя паразитная индуктивность и емкость переключателя мощности влияют на высокочастотные характеристики схемы. Эти конденсаторы позволяют току утечки высокочастотных помех течь к металлической подложке, и между силовыми трубами и радиаторами существует рассеянная емкость CK. Радиатор обычно заземлен по соображениям безопасности, что обеспечивает конформный путь шума. Когда PWM - преобразователь работает, по мере того, как переключатель работает, соответственно генерируется конформный шум. Для полумостовых преобразователей напряжение стока переключателя Q1 всегда U1, а потенциал источника изменяется между 0 и U1 / 2 по мере изменения состояния переключателя; Потенциал источника Q2 всегда равен 0, а потенциал утечки равен 0 и U1 / 2. Для поддержания хорошего контакта между переключателем и радиатором часто добавляются теплопроводные изоляционные прокладки или изоляционные силиконы между днищем переключателя и радиатором. Это делает его эквивалентным CK - конденсатору с параллельной связью между точкой a и землей. Когда состояние переключателей Q1 и Q2 изменяется, изменяя потенциал точки A, CK генерирует ток шума Ick, как показано на рисунке 2. Электрический ток поступает из радиатора в коробку, а коробка, то есть заземление, имеет сопротивление связи с основной линией электропитания, образуя контурный путь шума, показанный пунктирной линией на рисунке 2. Таким образом, ток шума с одним модулем генерирует падение напряжения на сопротивлении связи Z между землей и основной линией электропитания, образуя шум с одним модулем. Изолирующий трансформатор является широко используемой мерой подавления помех линии электропередач. Его основная функция заключается в обеспечении электрической изоляции между цепями и устранении взаимных помех между устройствами, вызванных контурами заземления. Для идеального трансформатора он может переносить только дифференциальный ток, а не конформный ток, потому что для конформного тока он находится в одном и том же потенциале между двумя зажимами идеального трансформатора, поэтому он не может генерировать магнитное поле на обмотке и не может иметь конформный путь потока, тем самым играя роль подавления конформного шума. Фактический изолирующий трансформатор имеет связанный конденсатор CW между первичной и вторичной сторонами. Этот конденсатор связи возникает из - за отсутствия диэлектрика и физического зазора между обмотками трансформатора, обеспечивая путь к току с одним модулем. Однако из - за распределенной емкости между обмотками эффект подавления симмодальных помех уменьшается с увеличением частоты. Подавление конформных помех обычными изолирующими трансформаторами можно оценить по соотношению распределенной емкости между первичной и вторичной емкостью и распределенной емкостью оборудования на землю. Обычно распределенная емкость между первичным и вторичным уровнями составляет несколько сотен pF, а распределенная емкость на землю - от нескольких до нескольких десятков nF, поэтому значение затухания конформных помех составляет от 10 до 20 раз, или от 20 до 30 дБ. Чтобы улучшить способность изолирующих трансформаторов подавлять шумы с общим модулем, важно иметь меньшую емкость связи. Таким образом, экран может быть добавлен между первичным и вторичным трансформатором. Защита не оказывает негативного влияния на передачу энергии трансформатора, но влияет на емкость связи между обмотками. Изолирующие трансформаторы с экранированным слоем могут подавлять интерференции с дифференциальным модулем, используя экран в дополнение к подавлению интерференций с конформным модулем. Конкретным методом является подключение экрана трансформатора к нейтральному концу первичной обмотки. Для сигнала рабочей частоты на частоте 50 Гц он все еще может передаваться на вторичную ступень через трансформаторный эффект без затухания из - за высокого сопротивления, образованного первичным и экранным слоями. Для более высокочастотных дифференциальных помех, поскольку сопротивление между первичным и экранным слоями становится меньше, эта часть помех возвращается непосредственно в сеть через распределительную емкость и соединение между экраном и первичным нейтральным концом, не входя в вторичную цепь. Поэтому очень важно моделировать высокочастотные трансформаторы, особенно учитывая, что многие паразитные параметры трансформатора, такие как ощущение утечки, распределенная емкость между первичной и вторичной сторонами и т. Д. Эти параметры оказывают значительное влияние на уровень симуляции EMI. На практике измерительные приборы сопротивления могут использоваться для измерения основных параметров трансформатора, чтобы получить эти параметры и провести имитационный анализ. электролитическая ванна постоянного тока