Phương pháp thử nghiệm bộ lọc EMI chuyển nguồn điện

Phương pháp thiết kế bộ lọc EMI nguồn điện:

1Phương pháp chung để xác định fcn:

Tần số ngắt nghẹn nên được xác định theo các yêu cầu thiết kế tương thích điện từ.cần phải giảm mức nhiễu xuống phạm vi chỉ định; đối với máy thu, chất lượng nhận của nó được phản ánh trong các yêu cầu về dung nạp tiếng ồn. Tần số cắt của bộ lọc thông thấp thứ nhất có thể được xác định bằng công thức sau:

Nguồn nhiễu: fcn = kT × ((tần số nhiễu thấp trong hệ thống); Máy thu: fcn = kRX ((tần số nhiễu thấp trong môi trường điện từ).

Trong công thức, kT và kR được xác định theo các yêu cầu tương thích điện từ, và thường lấy 1/3 hoặc 1/5. Ví dụ:tần số ngắt của bộ lọc âm thanh của nguồn cung cấp điện hoặc bộ lọc đầu ra nguồn cung cấp điện là fen = 20 ~ 30kHz (khi tần số nguồn cung cấp điện chuyển đổi f là 100kHz); tần số cắt giảm của tiếng ồn báo hiệu là fcn = 10 ~ 30MHz (đối với thiết bị công nghệ thông tin với tốc độ truyền 100Mbps).

Ngoài ra, đối với các thiết bị có hình dạng sóng dòng đầu vào đặc biệt, 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)), tần số ngắt tiếng ồn fcn có thể thấp hơn để lọc sự can thiệp dẫn dẫn 2 ~ 40 của dòng điện.Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) của Hoa Kỳ quy định rằng tần số bắt đầu của nhiễu điện từ là 300kHz; Ủy ban đặc biệt quốc tế về nhiễu vô tuyến (CISPR) quy định rằng nó là 150kHz; và tiêu chuẩn quân sự Hoa Kỳ quy định rằng nó là 10kHz.

2. Vòng lọc tiếng ồn

Khi choke được đưa vào mạch, hiệu ứng ức chế tiếng ồn mà nó cung cấp không chỉ phụ thuộc vào kích thước của trở ngại choke ZF,nhưng cũng trên trở kháng trước và sau khi mạch nơi choke nằm (iPhân tích mạng chỉ ra rằng trong phạm vi tần số hoạt động, tần suất đầu vào và đầu ra của đường truyền được khớp,có thể tối đa hóa truyền tín hiệuĐối với tiếng ồn, chúng tôi tự nhiên nghĩ đến việc chèn bộ lọc tiếng ồn để làm cho trở ngại đầu vào và đầu ra của nó không phù hợp trong phạm vi tần số tiếng ồn để giảm thiểu sự ồn.

Do đó, việc lựa chọn cấu trúc bộ lọc tiếng ồn và các thành phần phụ thuộc vào trở ngại nguồn và trở ngại tải của mạch nơi bộ lọc tiếng ồn nằm.bộ lọc chống EMI thực sự là một bộ lọc không phù hợp tiếng ồnỞ đây, chúng tôi đặc biệt đề xuất khái niệm không phù hợp tiếng ồn để tạo điều kiện cho việc phân tích sự tương tác giữa tiếng ồn và bộ lọc tiếng ồn (xem phần nguyên tắc ứng dụng bên dưới).

Hình 1 Vòng mạch cơ bản của bộ lọc tiếng ồn

Các mạch lọc tiếng ồn thường sử dụng các cấu trúc mạch hình chữ X, hình chữ T, hình chữ L và sự kết hợp của chúng để tạo ra các bộ lọc thông thấp.,Đối với tiếng ồn tần số cao, cấu trúc hình n có thể cung cấp trở ngại đầu vào và đầu ra thấp, phù hợp với các dịp khi trở ngại nguồn và trở ngại tải của mạch cao;cấu trúc hình chữ T có thể cung cấp điện trở đầu vào và đầu ra cao, phù hợp với các trường hợp khi trở ngại nguồn và trở ngại tải của mạch thấp;cấu trúc hình L có thể cung cấp trở ngại đầu vào cao và trở ngại đầu ra thấp (hoặc ngược lại), phù hợp với các trường hợp khi trở ngại nguồn và trở ngại tải của mạch thấp (hoặc ngược lại).Việc xác định các giá trị L và C của các thành phần bộ lọc phải đáp ứng các yêu cầu của mạch về mất tích chèn ở tần số tiếng ồn, và có thể được tính gần như như sau:

L=Z/(2I×fc), C=1/(2n×fe×Z)

Z là trở ngại ngập tiếng, trở ngại đầu vào bộ lọc hoặc đầu ra.Bởi vì đối với tần số cao đến 100kHz và âm thanh hài hòa của nó, các thông số phân phối mạch không còn có thể bỏ qua, và hiệu ứng ức chế tiếng ồn của bộ lọc tiếng ồn thường được xác định bằng thí nghiệm.Các đặc điểm tần số trở kháng của một tụ điện thực tế và phương pháp tính toán độ hấp dẫn chì được đưa ra dưới đây:Xem xét ảnh hưởng của tổn thất tụy và cảm ứng chì, mạch tương đương tụy thực tế và đặc điểm tần số trở kháng được hiển thị trong hình 2.

Khả năng dẫn chì được tính bằng công thức sau:

L=0,002/[ln(4l/d) -1]

Trong đó d là đường kính dây (cm), 1 là chiều dài dây (cm), và L là độ hấp dẫn (uH).

Ví dụ, một dây 0,31mm với chiều dài 1 = 1cm, L = 0,0077uH, khi tần số là 1MHz, Z = 0.0499; khi tần số là 100MHz, Z=4.99Khi 1 = 2cm, L = 0,0182uH, khi tần số là 100MHz, Z = 11,44 ohm.

3Nguyên tắc áp dụng bộ lọc tiếng ồn

Phương pháp hoặc thủ tục lựa chọn và sử dụng bộ lọc tiếng ồn theo các yêu cầu tương thích điện từ không phải là duy nhất.Điều này nên được giải quyết như là một phần của quá trình thiết kế tương thích điện từ trong thiết kế điệnTuy nhiên, trước khi thiết kế và sử dụng các bộ lọc tiếng ồn, điều có lợi là hiểu chế độ lan truyền nhiễu điện từ, phạm vi tần số tiếng ồn,và môi trường điện từ của mạch được chèn.

Có khoảng hai cách lây lan của nhiễu điện từ:

Một là nhiễu dẫn và một là nhiễu phóng xạ. 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)Nói chung, nó có thể được coi là: phân đoạn tần số thấp của tiếng ồn được biểu hiện như sự can thiệp được dẫn (sự quấy rối),và bộ lọc tiếng ồn chủ yếu dựa trên phản ứng cảm ứng của choke để cung cấp ngăn chặn tiếng ồn; ở mức cao của tần số tiếng ồn, sức mạnh tiếng ồn dẫn được hấp thụ bởi kháng cự tương đương của choke và bỏ qua bởi công suất phân phối.nhiễu bức xạ trở thành hình thức can thiệp chính.

Sự nhiễu loạn bức xạ gây ra tiếng ồn hiện tại trên các thành phần và dây dẫn gần đó, và trong trường hợp nghiêm trọng, nó có thể gây ra tự kích thích mạch,trở nên nổi bật hơn trong trường hợp lắp ráp thành phần mạch nhỏ và mật độ caoHầu hết các thiết bị chống EMI được chèn vào mạch như bộ lọc đi qua thấp để ức chế hoặc hấp thụ nhiễu nhiễu.tần số cắt lọc fcn có thể được thiết kế hoặc chọnNhư đã đề cập ở trên, bộ lọc tiếng ồn được đưa vào mạch như một sự không phù hợp tiếng ồn.Sử dụng khái niệm không phù hợp tiếng ồn, chức năng của bộ lọc có thể được hiểu như sau: thông qua bộ lọc tiếng ồn, tiếng ồn có thể làm giảm mức đầu ra tiếng ồn do phân chia điện áp (thấp);hoặc hấp thụ sức mạnh tiếng ồn do nhiều phản xạ; hoặc phá hủy các điều kiện dao động ký sinh trùng do thay đổi pha kênh, do đó cải thiện khả năng dung nạp tiếng ồn của mạch.

Ngoài ra, các vấn đề sau đây nên được lưu ý khi thiết kế và sử dụng các thiết bị chống EMI:

(1) Hiểu môi trường điện từ và chọn phạm vi tần số hợp lý;

(2) Có phải có DC hoặc AC mạnh trong mạch nơi bộ lọc tiếng ồn được đặt để ngăn chặn lõi thiết bị bị thất bại bão hòa;

(3) Hiểu kích thước trở ngại và tính chất trước và sau khi mạch chèn để đạt được sự không phù hợp tiếng ồn.và nó phù hợp để sử dụng dưới trở ngại nguồn thấp và trở ngại tải;

(4) Chú ý đến sự can thiệp x cảm ứng được tạo ra bởi dung lượng phân tán và các thành phần và dây liền kề;

(5) Kiểm soát sự gia tăng nhiệt độ của thiết bị, thường không vượt quá 60 °C.