Cymhwyso Gleiniau Magnetig mewn Dylunio Cyflenwad Pŵer EMC
Mae EMC wedi dod yn fater poeth ac anodd ym maes dylunio a gweithgynhyrchu electronig heddiw. Mae problem EMC mewn cymhwysiad ymarferol yn gymhleth iawn, ac ni ellir ei datrys trwy ddibynnu ar wybodaeth ddamcaniaethol. Mae'n dibynnu mwy ar brofiad ymarferol peirianwyr electronig. Er mwyn datrys problem EMC cynhyrchion electronig yn well, mae angen ystyried materion fel sylfaen, dyluniad cylched a bwrdd PCB, dylunio cebl, a dyluniad cysgodi.
Mae'r papur hwn yn cyflwyno egwyddorion a nodweddion sylfaenol gleiniau magnetig i ddangos ei bwysigrwydd wrth newid cyflenwad pŵer EMC, er mwyn darparu mwy a gwell dewisiadau i ddylunwyr cynnyrch newid cyflenwad pŵer wrth ddylunio cynhyrchion newydd.
1 Cydrannau atal ymyrraeth electromagnetig Ferrite
Mae Ferrite yn ddeunydd ferrimagnetig gyda strwythur dellt ciwbig. Mae ei broses weithgynhyrchu a'i briodweddau mecanyddol yn debyg i rai cerameg, ac mae ei liw yn llwyd-du. Un math o graidd magnetig a ddefnyddir yn aml mewn hidlwyr EMI yw deunydd ferrite, ac mae llawer o weithgynhyrchwyr yn darparu deunyddiau ferrite a ddefnyddir yn arbennig ar gyfer atal EMI. Nodweddir y deunydd hwn gan golledion amledd uchel mawr iawn. Ar gyfer ferrite a ddefnyddir i atal ymyrraeth electromagnetig, y paramedrau perfformiad pwysicaf yw athreiddedd magnetig μ a dirlawnder fflwcs magnetig dwysedd Bs. Gellir mynegi'r athreiddedd magnetig μ fel rhif cymhlyg, y rhan wirioneddol yw'r anwythiad, ac mae'r rhan ddychmygol yn cynrychioli'r golled, sy'n cynyddu gyda'r cynnydd mewn amlder. Felly, mae ei gylched gyfatebol yn gylched gyfres sy'n cynnwys anwythydd L a gwrthydd R, mae L ac R yn swyddogaethau amledd. Pan fydd y wifren yn mynd trwy'r craidd ferrite hwn, mae'r rhwystriant anwythol ffurfiedig yn cynyddu ar ffurf wrth i'r amlder gynyddu, ond mae'r mecanwaith yn hollol wahanol ar amleddau gwahanol.
Yn y band amledd isel, mae'r rhwystriant yn cynnwys adweithedd anwythol yr anwythiad. Ar amleddau isel, mae R yn fach iawn, ac mae athreiddedd magnetig y craidd magnetig yn uchel, felly mae'r anwythiad yn fawr, ac mae L yn chwarae rhan fawr, ac mae'r ymyrraeth electromagnetig yn cael ei adlewyrchu a'i atal; ac ar yr adeg hon y magnetig Mae colled y craidd yn fach, ac mae'r ddyfais gyfan yn inductor gyda cholled isel a nodweddion Q uchel. Mae'r inductor hwn yn hawdd i achosi cyseiniant. Felly, yn y band amledd isel, weithiau gall fod ffenomen o ymyrraeth well ar ôl defnyddio gleiniau ferrite.
Yn y band amledd uchel, mae'r rhwystriant yn cynnwys cydrannau gwrthiant. Wrth i'r amlder gynyddu, mae athreiddedd magnetig y craidd magnetig yn lleihau, gan arwain at ostyngiad yn anwythiad yr anwythydd, a gostyngiad yn y gydran adweithedd anwythol. Fodd bynnag, ar yr adeg hon, mae colli'r craidd magnetig yn cynyddu ac mae'r elfen ymwrthedd yn cynyddu. , gan arwain at gynnydd yng nghyfanswm y rhwystriant, pan fydd y signal amledd uchel yn mynd trwy'r ferrite, mae'r ymyrraeth electromagnetig yn cael ei amsugno a'i wasgaru ar ffurf egni gwres.
Defnyddir cydrannau atal Ferrite yn eang ar fyrddau cylched printiedig, llinellau pŵer a llinellau data. Os ychwanegir elfen ataliad ferrite at ben fewnfa llinell bŵer y bwrdd printiedig, gellir hidlo ymyrraeth amledd uchel. Defnyddir cylchoedd magnetig ferrite neu gleiniau magnetig yn arbennig i atal ymyrraeth amledd uchel ac ymyrraeth pigyn ar linellau signal a llinellau pŵer. Mae ganddo hefyd y gallu i amsugno ymyrraeth pwls rhyddhau electrostatig.
2. Egwyddor a nodweddion gleiniau magnetig Pan fydd y cerrynt yn llifo trwy'r wifren yn ei dwll canolog, bydd yn drac magnetig sy'n cylchredeg y tu mewn i'r glain magnetig. Dylid llunio ferritau ar gyfer rheoli EMI fel bod y rhan fwyaf o'r fflwcs magnetig yn cael ei wasgaru fel gwres yn y deunydd. Gellir modelu'r ffenomen hon gan gyfuniad cyfres o anwythydd a gwrthydd. fel y dangosir yn llun 2
Mae gwerth rhifiadol y ddwy gydran yn gymesur â hyd y glain magnetig, ac mae hyd y glain magnetig yn cael effaith sylweddol ar yr effaith atal. Po hiraf yw hyd y glain magnetig, y gorau yw'r effaith atal. Gan fod egni'r signal wedi'i gysylltu'n magnetig â'r glain magnetig, mae adweithedd a gwrthiant yr anwythydd yn cynyddu gyda chynnydd yr amledd. Mae effeithlonrwydd y cyplydd magnetig yn dibynnu ar athreiddedd magnetig y deunydd gleiniau o'i gymharu ag aer. Fel arfer gellir mynegi colled y deunydd ferrite sy'n ffurfio'r glain fel swm cymhleth trwy ei athreiddedd o'i gymharu ag aer.
Mae deunyddiau magnetig yn aml yn defnyddio'r gymhareb hon i nodweddu'r ongl golled. Mae angen ongl golled fawr ar gyfer cydrannau atal EMI, sy'n golygu y bydd y rhan fwyaf o'r ymyrraeth yn cael ei wasgaru ac na chaiff ei adlewyrchu. Mae'r amrywiaeth eang o ddeunyddiau ferrite sydd ar gael heddiw yn darparu ystod eang o opsiynau i ddylunwyr ar gyfer defnyddio gleiniau ferrite mewn gwahanol gymwysiadau.
3 Cymhwyso gleiniau magnetig
3.1 Atalydd pigyn
Yr anfantais fwyaf o newid cyflenwad pŵer yw ei bod hi'n hawdd cynhyrchu sŵn ac ymyrraeth, sy'n broblem dechnegol allweddol sydd wedi plagio newid cyflenwad pŵer ers amser maith. Mae sŵn y cyflenwad pŵer newid yn cael ei achosi'n bennaf gan y newid foltedd uchel sy'n newid yn gyflym a cherrynt cylched byr pwls y tiwb pŵer newid a'r deuod cywiro newid. Felly, defnyddio cydrannau effeithiol i'w cyfyngu i leiafswm yw un o'r prif ddulliau o atal sŵn. Defnyddir anwythiant dirlawn aflinol fel arfer i atal yr uchafbwynt cerrynt adfer gwrthdro, ar yr adeg hon mae cyflwr gweithio'r craidd haearn o -Bs i plws Bs. Yn ôl cysondeb yr athreiddedd magnetig uchel a gleiniau elfen-magnetig anwythiad uwch-fach dirlawn ar ddeuod rhad ac am ddim y cyflenwad pŵer newid, datblygwyd atalydd pigyn a ddefnyddir i atal y cerrynt brig a gynhyrchir pan fydd y cyflenwad pŵer newid yn cael ei newid.
Nodweddion Perfformiad Atalyddion Spike
(1) Mae'r gwerthoedd anwythiad cychwynnol ac uchaf yn uchel iawn, ac mae aflinolrwydd y gwerth anwythiad gweddilliol ar ôl dirlawnder yn hynod o anamlwg. Ar ôl cael ei gysylltu mewn cyfres â'r gylched, mae'r cerrynt yn codi ac yn dangos rhwystriant uchel ar unwaith, y gellir ei ddefnyddio fel elfen rhwystriant ar unwaith fel y'i gelwir.
(2) Mae'n addas ar gyfer atal y signal brig cyfredol dros dro yn y gylched lled-ddargludyddion, y gylched excitation effaith a'r sŵn sy'n cyd-fynd, a gall hefyd atal y lled-ddargludydd rhag cael ei niweidio.
(3) Mae'r inductance gweddilliol yn fach iawn, ac mae'r golled yn fach iawn pan fydd y gylched yn sefydlog.
(4) Mae'n hollol wahanol i berfformiad cynhyrchion ferrite.
(5) Cyn belled â bod dirlawnder magnetig yn cael ei osgoi, gellir ei ddefnyddio fel elfen anwythiad anwythiad uwch-fach, uchel.
(6) Gellir ei ddefnyddio fel craidd haearn dirlawn perfformiad uchel gyda cholled isel i reoli a chynhyrchu osciliad.
Mae'r atalydd pigyn yn ei gwneud yn ofynnol i'r deunydd craidd haearn gael athreiddedd magnetig uwch i gael anwythiad mwy; gall y gymhareb sgwâr uchel wneud y craidd haearn yn dirlawn, a dylai'r inductance ostwng i sero yn gyflym; mae'r grym gorfodol yn fach ac mae'r golled amledd uchel yn isel, fel arall ni fydd y craidd yn gweithio'n iawn oherwydd afradu gwres.
Pwrpas y suppressor pigyn yn bennaf yw lleihau'r signal brig presennol; lleihau'r sŵn a achosir gan y signal brig presennol; atal difrod y transistor newid; lleihau colled newid y transistor newid; gwneud iawn am nodweddion adfer y deuod; atal excitation sioc pwls amledd uchel. Defnyddiwch fel hidlydd llinell fach iawn, ac ati.
3.2 Cymhwyso yn yr hidlydd a) Canlyniad prawf heb gleiniau magnetig b) Canlyniad prawf gyda gleiniau magnetig c) Canlyniad prawf gyda llinell L a gleiniau magnetig d) Canlyniad prawf gyda llinell N a gleiniau magnetig
Mae hidlwyr cyffredin yn cynnwys cydrannau adweithiol di-golled. Ei swyddogaeth yn y gylched yw adlewyrchu amlder stopband yn ôl i'r ffynhonnell signal, felly gelwir y math hwn o hidlydd hefyd yn hidlydd adlewyrchiad. Pan nad yw'r hidlydd adlewyrchiad yn cyd-fynd â rhwystriant y ffynhonnell signal, bydd rhan o'r egni yn cael ei adlewyrchu yn ôl i'r ffynhonnell signal, gan arwain at gynnydd yn y lefel ymyrraeth. Er mwyn datrys yr anfantais hon, gellir defnyddio cylch magnetig ferrite neu lewys gleiniau magnetig ar linell sy'n dod i mewn i'r hidlydd, a gellir defnyddio colled gyfredol eddy y signal amledd uchel gan y cylch ferrite neu'r glain magnetig i drosi'r uchel. - cydran amledd i golli gwres. Felly, mae'r cylch magnetig a'r gleiniau magnetig mewn gwirionedd yn amsugno cydrannau amledd uchel, felly fe'u gelwir weithiau'n hidlwyr amsugno.
Mae gan wahanol gydrannau ataliad ferrite wahanol ystodau amledd atal optimaidd. Yn gyffredinol, po uchaf yw'r athreiddedd, yr isaf yw'r amlder sy'n cael ei atal. Yn ogystal, po fwyaf yw cyfaint y ferrite, y gorau yw'r effaith atal. Pan fo'r cyfaint yn gyson, mae'r siâp hir a denau yn cael effaith atal yn well na'r un byr a thrwchus, a'r lleiaf yw'r diamedr mewnol, y gorau yw'r effaith atal. Fodd bynnag, yn achos cerrynt gogwydd DC neu AC, mae problem dirlawnder ferrite o hyd. Po fwyaf yw trawstoriad yr elfen atal, y lleiaf tebygol y bydd yn dirlawn, a'r mwyaf yw'r cerrynt gogwydd y gall ei wrthsefyll.
Yn seiliedig ar yr egwyddorion a'r nodweddion uchod o gleiniau magnetig, fe'i cymhwysir i'r hidlydd newid cyflenwad pŵer, ac mae'r effaith yn amlwg. O'r canlyniadau prawf, gellir gweld bod cymhwyso gleiniau magnetig yn sylweddol wahanol. Gellir gweld o'r canlyniadau arbrofol, oherwydd dylanwad newid cylched cyflenwad pŵer, gosodiad strwythurol a phŵer, weithiau mae'n cael effaith atal da ar ymyrraeth modd gwahaniaethol, weithiau mae'n cael effaith atal da ar ymyrraeth modd cyffredin, ac weithiau ni all atal ymyrraeth I'r gwrthwyneb, bydd yn cynyddu'r ymyrraeth sŵn.
Pan fydd y cylch magnetig / gleiniau amsugno EMI yn atal ymyrraeth modd gwahaniaethol, mae'r gwerth presennol sy'n mynd trwyddo yn gymesur â'i gyfaint, ac mae'r anghydbwysedd rhwng y ddau yn achosi dirlawnder, sy'n lleihau perfformiad y gydran; wrth atal ymyrraeth modd cyffredin, cysylltwch y ddwy wifren (cadarnhaol a negyddol) o'r cyflenwad pŵer Pasiwch trwy gylch magnetig ar yr un pryd, mae'r signal effeithiol yn signal modd gwahaniaethol, ac nid yw'r cylch magnetig amsugnol EMI / gleiniau magnetig yn cael unrhyw effaith arno, ond bydd yn dangos inductance mawr ar gyfer y signal modd cyffredin. Dull gwell arall yn y defnydd o'r cylch magnetig yw gwneud y wifren sy'n mynd trwy'r cylch magnetig yn cael ei glwyfo dro ar ôl tro sawl gwaith i gynyddu'r anwythiad. Yn ôl ei egwyddor atal o ymyrraeth electromagnetig, gellir defnyddio ei effaith atal yn rhesymol.
Dylid gosod cydrannau atal Ferrite yn agos at ffynhonnell yr ymyrraeth. Ar gyfer y gylched mewnbwn/allbwn, dylai fod mor agos â phosibl at fewnfa ac allfa'r cas cysgodi. Ar gyfer yr hidlydd amsugno sy'n cynnwys cylch magnetig ferrite a gleiniau magnetig, yn ogystal â dewis deunyddiau coll gyda athreiddedd magnetig uchel, dylid rhoi sylw hefyd i'w achlysuron cymhwyso. Mae eu gwrthwynebiad i gydrannau amledd uchel yn y llinell tua deg i gannoedd o Ω, felly nid yw ei rôl mewn cylchedau rhwystriant uchel yn amlwg. I'r gwrthwyneb, mewn cylchedau rhwystriant isel (fel dosbarthiad pŵer, cyflenwad pŵer neu gylchedau amledd radio) Bydd defnydd yn effeithiol iawn.
