електромагнитни смущения
Подобряване на енергоспестяващи технологии изисква цялостна представа за това как да се подобри ефективността на системата. Тази статия се обсъждат начини за намаляване на консумацията на енергия на ниво система - за оптимизиране на взаимодействието на компонентите на системата и режими на работа на чипа. Покрит изискванията за ключови елементи на икономическата система - микроконтролери и DSP. Смятан някои от технологичните начините за производство на чипове, които могат да намалят консумацията на енергия.
В статията се обсъжда, проведено на електромагнитни смущения и радио смущения, произтичащи от експлоатацията на електронни устройства. Механизмите на възникването им. В някои случаи, изчисленото съотношение за определяне на размера на схеми за защита срещу смущения. Практически препоръки за намаляване на електромагнитни смущения.
Превключването захранване - естествен генератор на електромагнитни смущения (EMI) от основната честота, равна на честотата на превключване ключове и висши хармонични. Величината на нормализирани стандарти за електромагнитни смущения, така че трябва да бъде ограничен. Количеството на намеса се определя от (1) и (2):
където М и С, съответно, индуктивност и капацитет между източника и приемника EMP.
На практика, стойностите на M и C никога не е известен, затова се установи стойността на ЕМП може само чрез измервания. Разграничаване Проведено EMI и RFI. Първият обикновено се измерва на проводниците в захранващия честотен диапазон от 150 кХц (в САЩ и Канада от 450 кХц, в някои видове телекомуникационно оборудване - 10 кХц) до 30 MHz, а вторият - в честотния обхват от 30 MHz до няколко стотин мегахерца, и понякога в излишък от 1 GHz.
Фиг. 1. Измерване на проведено EMI
Проведено намеса се определя с помощта на 50 ома шунт (вж. Фиг. 1). За разделяне на висока честота на шума в входното напрежение на първи контур се използва LC-филтър. Това включване се нарича линия с стабилизиран съпротивление (импеданс стабилизиране на мрежата, LISN). Такъв филтър се прилага в почти всички източници на захранване. EMF ограничава до национални и международни стандарти. В българските стандарти съответстват на спецификацията на Международната електротехническа комисия - Международната електротехническа комисия (IEC) (ГОСТ 51317 съвместимост на техническо оборудване).
Проведено EMI разделена на диференциално и общ режим [1]. Диференциална механизъм на възникване на смущения е показана на Фигура 2. Разбира се, входни и изходни филтри трябва да се ограничи степента на EMF, но това неидеални реактори и филтри кондензатори анулиране пълно намеса не се появяват. Фигура 3 показва наличието на общ режим проведени емисии. Диференциална EMF, измерена между автобус власт и връщане с автобус ток, което често се нарича обща шина (тел). Общата режим EMI се измерва между автобус власт и корпуса на устройството, както и между общата автобуса и корпуса на устройството.
Фиг. 2. Механизмът на проводима EMF диференциалното
Фиг. 3. Механизмът на проводима EMF диференциалното
Намаляване на проведено намеса на първо място от филтър. Днес, много фирми произвеждат структурно пълни EMI-филтри, които са много подходящи за използване в AC вериги завишена. Тези филтри са големи, за облекчаване на смущения, но не винаги е достатъчно за необходимото намаляване на проведено EMI. В допълнение, филтрите да отслабят провежда ЕПИ необходимо в автобуса DC в вторичните вериги, включително и в разпределени енергийни системи. В този случай, обикновено трябва да проектирате свой собствен филтри. Фигура 4 показва различни конфигурации LC-филтри, както на фигура 5 - на амплитуда честота характеристика (AFC) [1].
Фиг. 4. конфигурации на филтри за потискане на проведено EMI: А - идеално филтър;
б - истински филтър; в - филтър с паралелно свързани кондензатори за намаляване на СУЕ; г - филтър индуктор с еднослоен намотка и понижено паразитни капацитет;
г - филтър индуктор с добавяне във втория етап
Фигура 4а показва идеално филтър, и Фигура 4Ь - същия филтър с параметрите на паразитните съставни. От сравнението на тяхната честота отговор (вж. Фиг. 5), които значително намаляване на паразитни параметри на филтъра за затихване. Неутрализира ефекта на еквивалентните серия индуктивност кондензатори евентуално прибягват до тяхното паралелно превключване (виж фигура 4с ..); Максималната затихване на сигнала в този случай се увеличава значително.
Фиг. 5. характеристики амплитуда честота на филтрите
Фиг. 6. затихване верига за намаляване на влиянието на резонанс
Следващата стъпка - намаляване на паразитен капацитет газта (.. Виж Фигура 4d), е възможно чрез избиране рана дросел намотка в един слой. В този случай, за да се запази стойността на индуктор може да трябва да се използва реактор с голям размер. Най-голям ефект ще диаграма на фигура 4е, който заедно с мерки използвани допълнително ограничител, което увеличава ред филтър предложено по-горе. В този случай е възможно да се постигне максимално затихване на проведено EMI.
Необходимо е използването на филтри, но води до някои проблеми, тъй като на резонансната честота. В резонанс, напрежението в кондензатор ще се увеличи значително и може да го повреди. С цел да се отслаби влиянието на резонанс, е необходимо да се въведе на амортисьорите
RD-CD верига (вж. Фиг. 6). Точното изчисляване на затихване верига изключително трудно - е необходимо да се реши по-висок порядък линейни диференциални уравнения, следователно, не е възможно да се получи разтвор в обща форма, особено в nonsinusoidal напрежение с променлива цикъл. Поради това, изчисляването на демпферни компоненти се провежда от приблизителни методи, използвайки емпирични правила. Повече подробности по този въпрос може да се намери в [2].
Източникът на общ режим, проведено намеса може да служи като дизайна на продукта. Фигура 7 показва типичен пример за намеса. Транзисторът обикновено се монтира на радиатора чрез изолационен Kapton (полиамид лента на базата на филм) уплътнение. За подобряване на топлинните контактни подложки се опитат да намалят дебелината, това създава паразитни капацитет CHS между транзистора и корпуса.
Фиг. 7. Монтаж на транзистора да охладител
Фигура 8 показва паразитни ток път срещащи чрез този капацитет кондензатори и Y1, Y2, чиято стойност се определя от изискванията на UL 2. Тяхната стойност е
където I - допустимия ток на утечка; F - честотата на мрежата (обикновено 50 или 60 Hz); V - мрежово напрежение.
CHS капацитет. Y1, Y2 образуват делител на напрежение. С правилно избрана дебелина на изолационния филм CHS стойност, така че ключ напрежение Снимка отслабват повече от 1000 пъти. Типична стойност е в рамките CHS
10 ... 100 PF. Филтърът на втория ред намеса Намалете между електропровода и земята, за да 40 db при честотата на ъгъла е десет пъти по-ниска от работната честота на клавишите за смяна. Допълнително намаляване на индуктивност ще проводниците и изтичане индуктивност на трансформатора, но това може да бъде недостатъчна.
В този случай е необходимо да се прибегне до друг метод за проведено EMI затихване - както се вижда от (1) и (2) отслабване възможно EMF чрез увеличаване на продължителността на импулса. Например, когато CHS = 12 PF, амплитудата на колектор напрежение от 300 V (в изправено напрежение 220 V, 50 Hz) и продължителност 100 НЧ импулс ръб пикова стойност на тока, преминаващ през паразитни кондензатор ще бъде приблизително 36 mA. Чрез увеличаване на пулса ръб 2 пъти повече пъти намаляват и ток, и, следователно, шум. Все пак трябва да се има предвид, че това ще увеличи превключване загуби. Както е показано в Таблица 1 [3], увеличаване на времето на импулса покачване ще доведе до стесняване на спектрална смущения.
Таблица 1. зависимостта на енергийния спектър на висшите хармоници на продължителността на импулса предната
пулс времето на нарастване на продължителността на импулса,%
Фиг. 8. ток схема през паразитни капацитет CHS
Именно поради тази причина, наред с другото, изисква много внимателни, докато проектирането на трансформатора. паразитни капацитет - функция mezhobmotochnoy изолационни свойства на филма, неговите диелектрични свойства, разположението и броя на слоевете между намотките. CWW mezhobmotochnoy намали количеството на капацитет чрез използване на екраниране намотка, разположена между първичната и вторичната намотки. Екраниране е желателно да се извърши намотка във формата на непрекъснат слой от медно фолио и свързан с линия за връщане на първичния ток.
Изчислява величината на проведено EMI невъзможно. Например, при възстановяване на блокиращи свойства на диод изхода токоизправител в няколко наносекунди има силна EMI емисии че чрез бездомни капацитет на трансформатора към проводниците проникне в мрежата. Поради това, развитието на проводящ защита EMI винаги трябва да се има предвид някои филтри за безопасност отслабване.
Фиг. 9. вериги, които генерират електрически полета
Фиг. 10. Верига генериране на магнитни полета
Очевидно е, че е необходимо да се извърши инсталацията, така че примката на силнотокови проводници има възможно най-малко пространство. Скрининг магнитни полета по-трудно, отколкото електрически. В феромагнитни материали могат да се използват, но в този случай строителството става по-сложно, тъй като на екран, защото екрана е двуслойна - екран от проводящ материал се добавя към феромагнитен слой. Увеличава и разходите на екрана, така че за екраниране електрически и магнитни полета, за да предпази често използват проводящи, немагнитни материали.
В този случай, трябва да се има предвид, че магнитните полета се генерират в проводящ екран е доста силни токове на Фуко, за да ги намали до екрана трябва да направи дупки или неравности цепка. Следващата стъпка, която позволява да се намали излъчването на магнитно поле - конструиране на трансформатора с намалени области разсейване - по-подробно описано в [1].