Método de ensayo del filtro EMI de interrupción de la fuente de alimentación
Método de diseño del filtro EMI de la fuente de alimentación:
1- Método general para la determinación de la fcn:
La frecuencia de corte de estrangulamiento debe determinarse de acuerdo con los requisitos de diseño de compatibilidad electromagnética.se requiere reducir el nivel de perturbación al rango especificadoLa frecuencia de corte del filtro de paso bajo de primer orden puede determinarse mediante la siguiente fórmula:
Fuente de perturbación: fcn=kT×(baja frecuencia de perturbación en el sistema); Receptor: fcn=kRX(baja frecuencia de perturbación en el entorno electromagnético).
En la fórmula, kT y kR se determinan de acuerdo con los requisitos de compatibilidad electromagnética, y generalmente toman 1/3 o 1/5.la frecuencia de corte del bloqueo del ruido de la fuente de alimentación o del filtro de salida de la fuente de alimentación es fen=20~30 kHz (cuando la frecuencia de la fuente de alimentación de conmutación f es 100 kHz); la frecuencia de corte del estrangulamiento del ruido de la señal es fcn=10~30MHz (para equipos de tecnología de la información con una velocidad de transmisión de 100Mbps).
Además, para dispositivos con formas de onda especiales de corriente de entrada, such as power input circuits connected to direct rectification and capacitor filtering (this is usually the case for switching power supplies and electronic ballasts without power factor correction (PFC)), la frecuencia de corte de estrangulamiento del ruido fcn puede ser más baja para filtrar la interferencia de conducción armónica de 2 ~ 40 de corriente.la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de los Estados Unidos estipula que la frecuencia de inicio de la interferencia electromagnética es de 300 kHz; el Comité Especial Internacional de Interferencia de Radio (CISPR) estipula que es de 150 kHz; y el estándar militar estadounidense estipula que es de 10 kHz.
2Circuito de filtro de ruido
Cuando el estrangulamiento se inserta en el circuito, el efecto de supresión de ruido que proporciona depende no sólo del tamaño de la impedancia de estrangulamiento ZF,pero también en la impedancia antes y después del circuito donde se encuentra el estrangulamiento (iEl análisis de la red señala que dentro del rango de frecuencia de funcionamiento, la impedancia de entrada y la impedancia de salida de la línea de transmisión coinciden,que puede maximizar la transmisión de potencia de señalPara el ruido, naturalmente pensamos en insertar un filtro de ruido para hacer que su impedancia de entrada y salida no coincida dentro del rango de frecuencia de ruido para minimizar la supresión de ruido.
Por lo tanto, la selección de la estructura y los componentes del filtro de ruido depende de la impedancia de la fuente y la impedancia de carga del circuito donde se encuentra el filtro de ruido.el filtro anti-EMI es en realidad un filtro de desajuste de ruidoEn este caso, proponemos específicamente el concepto de desajuste de ruido para facilitar el análisis de la interacción entre el ruido y los filtros de ruido (véase la sección de principios de aplicación a continuación).
Figura 1 Circuito básico del filtro de ruido
Los circuitos de filtro de ruido suelen utilizar estructuras de circuito en forma de x, T, L y sus combinaciones para hacer filtros de paso bajo.,para el ruido de alta frecuencia, la estructura en forma de n puede proporcionar una baja impedancia de entrada y salida, lo que es adecuado para ocasiones en que la impedancia de la fuente y la impedancia de carga del circuito sean altas;la estructura en forma de T puede proporcionar una alta impedancia de entrada y salida, que es adecuado para las ocasiones en que la impedancia de la fuente y la impedancia de carga del circuito son bajas;la estructura en forma de L puede proporcionar una impedancia de entrada alta y una impedancia de salida baja (o viceversa), que es adecuado para ocasiones en las que la impedancia de la fuente y la impedancia de carga del circuito son bajas (o viceversa).La determinación de los valores L y C de los componentes del filtro deberá cumplir los requisitos del circuito para la pérdida de inserción a la frecuencia de ruido., y puede calcularse aproximadamente de la siguiente manera:
L=Z/(2I×fc), C=1/(2n×fe×Z)
Z es la impedancia de estrangulamiento acústico, la impedancia de entrada del filtro o la impedancia de salida.Porque para frecuencias tan altas como 100 kHz y sus armónicos, los parámetros distribuidos del circuito ya no pueden ser ignorados, y el efecto de supresión de ruido del filtro de ruido se determina a menudo mediante experimentos.Las características de la frecuencia de impedancia de un condensador real y el método de cálculo de la inductancia de plomo se indican a continuación.Teniendo en cuenta la influencia de la pérdida del condensador y la inductancia del plomo, las características reales del circuito equivalente del condensador y la frecuencia de impedancia se muestran en la Figura 2.
La inductancia del plomo se calcula con la siguiente fórmula:
L=0,002/[ln(4l/d) -1]
Donde d es el diámetro del cable (cm), 1 es la longitud del cable (cm) y L es la inductancia (uH).
Por ejemplo, un cable de 0,31 mm con una longitud de 1 = 1 cm, L = 0,0077uH, cuando la frecuencia es de 1 MHz, Z = 0.0499; cuando la frecuencia es de 100 MHz, Z=4.99Cuando 1=2cm, L=0.0182uH, cuando la frecuencia es de 100MHz, Z=11.44 ohmios.
3Principio de aplicación del filtro de ruido
El método o procedimiento para seleccionar y utilizar filtros de ruido de acuerdo con los requisitos de compatibilidad electromagnética no es único.Esto debe resolverse como parte del proceso de diseño de compatibilidad electromagnética en el diseño eléctricoSin embargo, antes de diseñar y utilizar filtros de ruido, es beneficioso comprender el modo de propagación de las perturbaciones electromagnéticas, el rango de frecuencia del ruido, el nivel de frecuencia de las perturbaciones electromagnéticas y el nivel de frecuencia del ruido.y el entorno electromagnético del circuito insertado.
Existen aproximadamente dos formas de propagación de las perturbaciones electromagnéticas:
Una es la interferencia conducida y la otra es la interferencia radiada. The board-mounted noise filter used to improve the circuit noise tolerance can be designed to work in a certain frequency band within the frequency range of 9kHz~1780MHz (according to the relevant electromagnetic compatibility standards)En términos generales, se puede considerar que: el segmento de baja frecuencia del ruido se manifiesta como interferencia conducida (acoso),y el filtro de ruido depende principalmente de la reactividad inductiva del estrangulamiento para proporcionar supresión de ruidoEn el extremo superior de la frecuencia acústica, la potencia acústica conducida es absorbida por la resistencia equivalente del estrangulamiento y desviada por la capacitancia distribuida.La perturbación radiada se convierte en la principal forma de interferencia..
La perturbación radiada induce corriente ruidosa en componentes y conductores cercanos, y en casos graves puede causar autoexcitación del circuito,que se vuelve más prominente en el caso del ensamblaje de componentes de circuitos pequeños y de alta densidadLa mayoría de los dispositivos anti-EMI se insertan en el circuito como filtros de paso bajo para suprimir o absorber la interferencia de ruido.la frecuencia de corte del filtro fcn puede diseñarse o seleccionarseComo se ha mencionado anteriormente, el filtro de ruido se inserta en el circuito como un desajuste de ruido. Su función es desajustar severamente el ruido superior a la frecuencia de la señal.Utilizando el concepto de desajuste de ruido, la función del filtro puede entenderse de la siguiente manera: a través del filtro de ruido, el ruido puede reducir el nivel de salida de ruido debido a la división de voltaje (atenuación);o absorber la potencia de ruido debido a múltiples reflejos; o destruir las condiciones de oscilación parasitaria debido a cambios de fase del canal, mejorando así la tolerancia al ruido del circuito.
Además, al diseñar y utilizar dispositivos anti-EMI deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
(1) Comprender el entorno electromagnético y seleccionar razonablemente el rango de frecuencia;
(2) Si hay corriente continua o fuerte en el circuito donde se encuentra el filtro de ruido para evitar que el núcleo del dispositivo falle en la saturación;
(3) Comprender el tamaño y las propiedades de la impedancia antes y después del circuito de inserción para lograr la incompatibilidad de ruido.y es adecuado para su uso bajo baja impedancia de fuente e impedancia de carga;
(4) Preste atención a la interferencia inductiva x generada por la capacitancia distribuida y los componentes y cables adyacentes;
(5) Controlar la elevación de la temperatura del dispositivo, generalmente no superior a 60°C.
