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Blog de PCB - Análisis de modelado de compatibilidad electromagnética de la placa de circuito impreso de la fuente de alimentación del interruptor

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Análisis de modelado de compatibilidad electromagnética de la placa de circuito impreso de la fuente de alimentación del interruptor

2022-03-01
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Author:pcb

En el modelado y análisis de compatibilidad electromagnética de la placa de circuito impreso de la fuente de alimentación del interruptor, la ruta de interferencia del ruido del convertidor del interruptor proporciona condiciones de acoplamiento para la fuente de interferencia y el equipo perturbado, y la investigación de su interferencia de modo común y interferencia de modo diferencial es particularmente importante. Se analizan principalmente los modelos de alta frecuencia de los principales componentes del circuito y los modelos de circuito de ruido de modo común y diferencial, lo que proporciona una ayuda útil para el diseño optimizado de EMC de la placa de circuito impreso de la fuente de alimentación del interruptor. La interferencia de modo común y la interferencia de modo diferencial de la fuente de alimentación del interruptor tienen diferentes efectos en el circuito. Por lo general, el ruido de modo diferencial predomina a baja frecuencia, el ruido de modo común predomina a alta frecuencia, y el efecto de radiación de la corriente de modo común suele ser mayor que el efecto de radiación de la corriente de modo diferencial. El efecto de radiación es mucho mayor, por lo que es necesario distinguir entre la interferencia de modo diferencial y la interferencia de modo común en la fuente de alimentación. Para distinguir la interferencia de modo diferencial de la interferencia de modo común, primero debemos estudiar el modo básico de acoplamiento de la fuente de alimentación del interruptor y, sobre esta base, establecer el camino del Circuito de la corriente de ruido de modo diferencial y la corriente de ruido de modo común. El acoplamiento de conducción de la fuente de alimentación del interruptor incluye principalmente: acoplamiento de conducción del circuito, acoplamiento capacitivo, acoplamiento inductor y la mezcla de estos métodos de acoplamiento.

Tablero de PCB

1. en la fuente de alimentación del interruptor, los modelos de trayectoria de ruido de modo común y diferencial forman el acoplamiento mutuo de los condensadores de acoplamiento CW existentes entre los devanados primarios y secundarios del transformador de alta frecuencia, los condensadores misceláneos CK existentes entre el tubo de potencia y el disipador de calor, los parámetros parasitarios del propio tubo de potencia y los cables impresos. Los parámetros parasitarios como la inducción mutua, la autoinducción, la Capacitancia mutua, la supercondensación y la resistencia constituyen rutas de ruido de modo común y ruido de modo diferencial, formando así interferencia de conducción de modo común y diferencial. Sobre la base del análisis de los modelos de parámetros parasitarios de resistencia, inducción y condensadores de dispositivos de conmutación de potencia, transformadores y conductores impresos, se puede obtener el modelo de trayectoria de corriente acústica del convertidor. La inducción parasitaria interna y la capacidad del tubo de conmutación de potencia del modelo de alta frecuencia de los principales componentes del circuito afectan el rendimiento de alta frecuencia del circuito. Estos condensadores permiten que la corriente de fuga de interferencia de alta frecuencia fluya hacia el sustrato metálico y que exista un capacitor disperso CK entre el tubo de potencia y el disipador de calor. Por razones de seguridad, los radiadores suelen estar fundamentados, lo que proporciona una ruta de ruido de modo común. Cuando el convertidor PWM funciona, con el funcionamiento del dispositivo de conmutación, también se produce ruido de modo común en consecuencia. Para el convertidor de medio puente, el voltaje de fuga del interruptor q1 siempre es u1, y el potencial de la fuente cambia entre 0 y U1 / 2 con el cambio del Estado del interruptor; El potencial de fuente de Q2 siempre es 0 y el potencial de fuga es 0 y U1 / 2. Para mantener un buen contacto entre el tubo del interruptor y el disipador de calor, a menudo se agregan arandelas aislantes con buena conductividad térmica o silicona aislada entre la parte inferior del tubo del interruptor y el disipador de calor. Esto lo hace equivalente a tener un condensadores de acoplamiento paralelo CK entre el punto A y el suelo. Cuando el Estado del interruptor q1 y Q2 cambia, lo que hace que el potencial del punto a cambie, CK producirá una corriente acústica ick, como se muestra en la figura 2. La corriente eléctrica llega al Gabinete desde el disipador de calor, es decir, el Gabinete está conectado a tierra y tiene una resistencia de acoplamiento con la línea de alimentación principal, formando una ruta de ruido de modo común mostrada por las líneas punteadas en la figura 2. Por lo tanto, la corriente de ruido de modo común produce una caída de voltaje en la resistencia de acoplamiento Z entre el suelo y la línea de alimentación principal, formando así ruido de modo común. El transformador de aislamiento es una medida ampliamente utilizada para inhibir la interferencia de la línea eléctrica. Su función básica es lograr el aislamiento eléctrico entre circuitos y resolver la interferencia mutua entre dispositivos causada por circuitos de tierra. Para el transformador ideal, solo puede llevar corriente de modo diferencial y no de modo común, porque para la corriente de modo común, está en el mismo potencial eléctrico entre los dos terminales del transformador ideal, por lo que no puede generar un campo magnético en el devanado ni puede tener una ruta de corriente de modo común, desempeñando así un papel en la Supresión del ruido de modo común. El transformador de aislamiento real tiene un capacitor de acoplamiento CW entre el lado primario y el lado secundario. Este capacitor de acoplamiento es generado por las brechas no aislantes y físicas existentes entre los devanados del transformador, proporcionando un camino para la corriente de modo común. los transformadores de aislamiento ordinarios tienen una cierta inhibición del ruido de modo común. Sin embargo, debido a la capacidad de distribución entre los devanados, el efecto de inhibir la interferencia de modo común disminuye con el aumento de la frecuencia. La supresión de la interferencia de modo común por parte de los transformadores de aislamiento ordinarios se puede estimar mediante la relación entre el capacitor distribuido entre primaria y secundaria y el capacitor distribuido del equipo al suelo. Por lo general, la capacidad de distribución entre primaria y secundaria es de cientos de pf, y la capacidad de distribución al suelo es de unos pocos a decenas de nf, por lo que el valor de atenuación de la interferencia de modo común es de aproximadamente 10 a 20 veces, es decir, de 20 a 30 db. Para mejorar la capacidad del transformador de aislamiento para inhibir el ruido de modo común, la clave es tener un pequeño capacitor de acoplamiento. Por lo tanto, se puede agregar una capa de blindaje entre la primaria y la secundaria del transformador. El blindaje no tiene efectos adversos en la transmisión de energía del transformador, pero afectará el capacitor de acoplamiento entre los devanados. Además de inhibir la interferencia de modo común, los transformadores de aislamiento con capas de blindaje también pueden inhibir la interferencia de modo diferencial utilizando capas de blindaje. El método específico es conectar la capa de blindaje del transformador al extremo neutral del devanado primario. Para la señal de frecuencia de potencia de 50 hz, debido a la alta resistencia capacitiva formada por la capa primaria y la capa de blindaje, todavía se puede transmitir a la secundaria a través del efecto transformador sin atenuación. Para las interferencias de modo diferencial de mayor frecuencia, debido a la menor resistencia capacitiva entre las capas primaria y de blindaje, esta parte de la interferencia regresa directamente a la red eléctrica a través de la conexión entre el capacitor de distribución y la capa de blindaje y el extremo neutro primario sin entrar en el circuito secundario. Por lo tanto, es muy importante modelar la alta frecuencia del transformador, especialmente teniendo en cuenta muchos parámetros parasitarios del transformador, como la inducción de fugas eléctricas, la capacidad de distribución entre el lado primario y el lado secundario, etc., que tienen un impacto significativo en el nivel de EMI de modo común. En la práctica, el equipo de medición de resistencia se puede utilizar para medir los principales parámetros del transformador, obteniendo así estos parámetros y realizando análisis de simulación. Electrolizador de corriente continua