Método de conceção do filtro EMI de alimentação com determinação FCN de certificação

Método de ensaio do filtro EMI de ligação da fonte de alimentação

Método de conceção do filtro EMI da fonte de alimentação:

1- Método geral de determinação da fcn:

A frequência de corte de estrangulamento deve ser determinada de acordo com os requisitos de concepção de compatibilidade eletromagnética.É necessário reduzir o nível de perturbação para o intervalo especificadoA frequência de corte do filtro de passagem baixa de primeira ordem pode ser determinada pela seguinte fórmula:

Fonte de perturbação: fcn=kT×(baixa frequência de perturbação no sistema); Receptor: fcn=kRX(baixa frequência de perturbação no ambiente eletromagnético).

Na fórmula, kT e kR são determinados de acordo com os requisitos de compatibilidade eletromagnética e geralmente tomam 1/3 ou 1/5. Por exemplo:A frequência de corte do bloqueador de ruído da fonte de alimentação ou do filtro de saída da fonte de alimentação é fen=20~30 kHz (quando a frequência f da fonte de alimentação de comutação for 100 kHz)A frequência de corte do estrangulamento do ruído do sinal é fcn=10~30MHz (para equipamentos de tecnologia da informação com uma taxa de transmissão de 100Mbps).

Além disso, para dispositivos com formas de onda de corrente de entrada especiais, 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)), a frequência de corte de estrangulamento do ruído fcn pode ser mais baixa para filtrar a interferência de condução harmônica de 2 a 40 da corrente.A Comissão Federal de Comunicações (FCC) dos Estados Unidos estipula que a frequência inicial de interferência eletromagnética é de 300 kHz; o Comitê Especial Internacional de Interferência de Rádio (CISPR) estipula que é de 150 kHz; e o padrão militar dos EUA estipula que é de 10 kHz.

2Circuito de filtragem de ruído

Quando o estrangulamento é inserido no circuito, o efeito de supressão de ruído que proporciona depende não só do tamanho da impedância de estrangulamento ZF,Mas também sobre a impedância antes e depois do circuito onde o estrangulamento está localizado (iA análise da rede aponta que, dentro da faixa de frequência de funcionamento, a impedância de entrada e a impedância de saída da linha de transmissão são correspondentes,que pode maximizar a transmissão da potência do sinalPara o ruído, pensamos naturalmente na inserção de um filtro de ruído para fazer com que a sua impedância de entrada e saída não se correspondam dentro da faixa de frequência de ruído para minimizar a supressão de ruído.

Por conseguinte, a escolha da estrutura e dos componentes do filtro de ruído depende da impedância da fonte e da impedância da carga do circuito onde o filtro de ruído está localizado.O filtro anti-EMI é na verdade um filtro de incompatibilidade de ruídoNeste caso, propomos especificamente o conceito de desajuste de ruído para facilitar a análise da interação entre ruído e filtros de ruído (ver a secção de princípios de aplicação abaixo).

Figura 1 Circuito básico do filtro de ruído

Os circuitos de filtragem de ruído geralmente usam estruturas de circuito em forma de x, T e L e suas combinações para fazer filtros de passagem baixa.,para ruído de alta frequência, a estrutura em forma de n pode proporcionar uma baixa impedância de entrada e saída, o que é adequado para ocasiões em que a impedância da fonte e a impedância da carga do circuito são elevadas;a estrutura em forma de T pode fornecer uma alta impedância de entrada e saída, que é adequado para ocasiões em que a impedância da fonte e a impedância da carga do circuito são baixas;A estrutura em forma de L pode fornecer uma impedância de entrada elevada e uma impedância de saída baixa (ou vice-versa), que é adequado para ocasiões em que a impedância da fonte e a impedância da carga do circuito são baixas (ou vice-versa).A determinação dos valores L e C dos componentes do filtro deve satisfazer os requisitos do circuito para a perda de inserção na frequência de ruído, e pode ser calculado aproximadamente da seguinte forma:

L=Z/(2I×fc), C=1/(2n×fe×Z)

Z é a impedância de estrangulamento do ruído, a impedância de entrada ou de saída do filtro.Porque para frequências tão altas quanto 100kHz e seus harmônicos, os parâmetros distribuídos do circuito não podem mais ser ignorados, e o efeito de supressão de ruído do filtro de ruído é muitas vezes determinado por experiências.As características de frequência de impedância de um condensador real e o método de cálculo da indutividade de chumbo são indicados abaixo:Considerando a influência da perda do condensador e da indutividade do chumbo, as características reais do circuito equivalente do condensador e da frequência de impedância são mostradas na Figura 2.

A indutividade do chumbo é calculada pela seguinte fórmula:

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

Donde d é o diâmetro do fio (cm), 1 é o comprimento do fio (cm) e L é a indutividade (uH).

Por exemplo, um fio de 0,31 mm com um comprimento de 1 = 1cm, L = 0,0077uH, quando a frequência é 1MHz, Z = 0.0499; quando a frequência é de 100 MHz, Z=4.99Quando 1=2cm, L=0.0182uH, quando a frequência é de 100MHz, Z=11.44 ohms.

3Princípio de aplicação do filtro de ruído

O método ou procedimento de seleção e utilização dos filtros de ruído em conformidade com os requisitos de compatibilidade eletromagnética não é único.Isto deve ser resolvido como parte do processo de projeto de compatibilidade eletromagnética no projeto elétricoNo entanto, antes de conceber e utilizar filtros de ruído, é útil compreender o modo de propagação das perturbações eletromagnéticas, a faixa de frequência do ruído, a sua distribuição e a sua distribuição.e ambiente eletromagnético do circuito inserido.

Existem aproximadamente duas formas de propagação de perturbações eletromagnéticas:

Uma é a interferência conduzida e a outra é a interferência 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)Em termos gerais, pode considerar-se que: o segmento de baixa frequência do ruído manifesta-se como interferência conduzida (assédio),e o filtro de ruído depende principalmente da reatância indutiva do estrangulamento para fornecer supressão de ruídoNo extremo superior da frequência sonora, a potência sonora conduzida é absorvida pela resistência equivalente do estrangulamento e contornada pela capacitância distribuída.A perturbação radiada torna-se a principal forma de interferência..

A perturbação irradiada induz corrente sonora em componentes e condutores próximos, e em casos graves pode causar autoexcitação do circuito,que se torna mais proeminente no caso da montagem de componentes de circuitos pequenos e de alta densidadeA maioria dos dispositivos anti-EMI são inseridos no circuito como filtros de passagem baixa para suprimir ou absorver interferências de ruído.A frequência de corte do filtro fcn pode ser concebida ou seleccionadaComo mencionado acima, o filtro de ruído é inserido no circuito como um desajuste de ruído. Sua função é desajustar severamente o ruído superior à frequência do sinal.Utilizando o conceito de descoordenação de ruído, a função do filtro pode ser entendida do seguinte modo: através do filtro de ruído, o ruído pode reduzir o nível de saída de ruído devido à divisão da tensão (atenuação);ou absorver a potência de ruído devido a reflexões múltiplas- ou destruir as condições de oscilação parasitária devido a alterações de fase do canal, melhorando assim a tolerância ao ruído do circuito.

Além disso, ao conceber e utilizar dispositivos anti-EMI devem ser tidas em conta as seguintes questões:

(1) Compreender o ambiente eletromagnético e selecionar razoavelmente a faixa de frequências;

(2) Se há corrente contínua ou forte corrente alterna no circuito onde está localizado o filtro de ruído para evitar que o núcleo do dispositivo falhe na saturação;

(3) Compreender o tamanho e as propriedades da impedância antes e depois do circuito de inserção para alcançar o desajuste de ruído.e é adequado para ser utilizado sob baixa impedância de fonte e impedância de carga;

(4) Preste atenção à interferência indutiva x gerada pela capacitância distribuída e pelos componentes e fios adjacentes;

(5) Controlar a elevação da temperatura do dispositivo, geralmente não superior a 60°C.