スイッチング電源における電磁干渉の発生と抑制
電磁両立性 EMC は英語の電磁両立性の略語で、2 つの意味があります。1 つ目は、作業中の機器によって生成される電磁放射を一定のレベルに制限する必要があることです。2 つ目は、機器自体に一定の耐干渉能力がなければならないことです。機器には、干渉源、結合チャネル、感応体の 3 つの要素が必要です。電子回路のスイッチング電源による干渉の抑制は、電子システムの正常で安定した動作を確保するために非常に重要です。本稿では、スイッチング電源の干渉源と結合チャネルを分析することにより、干渉を抑制するための効果的な対策を提案します。スイッチング電源トランスの設計と製造方法を提案します。
スイッチング電源における干渉源と結合チャネル
スイッチング電源は、まず電源周波数の交流を直流に整流し、次にスイッチング管の制御によって高周波に変換し、整流フィルタ回路を通して出力して安定した直流電圧を得るため、多くの高調波干渉が含まれています。同時に、トランスの漏れインダクタンスと出力ダイオードの逆回復電流によるピークにより、程度の異なる電磁干渉が発生します。スイッチング電源の干渉は、主に電圧と電流の変化が大きい（つまり、dv / dtまたはdi / dtが大きい）コンポーネント、特にスイッチング管、出力ダイオード、高周波トランスに集中しています。同時に、浮遊容量は電力網のノイズを電子システムの電源に伝導し、電子回路の動作に干渉します。ここでは、いくつかの種類の干渉の原因とその結合経路を分析してみましょう。
出力整流フィルタ回路によって生成されるフィルタリング干渉は、一般的にスイッチング電源の出力端にブリッジ整流器とコンデンサフィルタ回路を採用しています。整流ダイオードの非線形性とフィルタコンデンサのエネルギー貯蔵機能により、出力電流は短時間でピーク値が高い周期的なピーク電流になります。この歪んだ入力電流には、基本波のほかに、豊富な高調波成分も含まれています。
スイッチング回路によって発生する干渉
スイッチング回路のコアも主要な干渉源の 1 つであり、主にスイッチング チューブと高周波トランスで構成されています。スイッチング チューブによって生成される dv/dt には、大きなパルス、広い周波数帯域、豊富な高調波があります。このパルス干渉の主な原因は次のとおりです。
（１）スイッチ管がオンになった瞬間、変圧器の一次巻線に大きな突入電流が発生し、一次巻線の両端に高いサージピーク電圧が発生します。スイッチがオフになった瞬間、一次コイルの漏れ磁束により、一次コイルから二次コイルにエネルギーの一部が伝達されず、漏れインダクタンスに蓄えられたこのエネルギーの一部が、スイッチ管自体の電極間容量と抵抗とともにピークを持つ減衰振動を形成し、スイッチ管のターンオフ電圧に重畳されてターンオフピーク電圧を形成します。このノイズは入出力端子に伝導され、伝導干渉を形成します。
（２）出力ダイオードを順方向にオンにすると、PN接合部に電荷が蓄積され、ダイオードに逆電圧を印加すると、蓄積された電荷が消えて逆電流が発生します。スイッチング時の二次整流回路のVの周波数が非常に高いため、つまりオンからオフまでの時間が非常に短く、蓄積された電荷が短時間で消えると逆電流のサージが発生します。DC出力には分布容量と分布インダクタンスが存在するため、サージによる干渉は高周波減衰と発振低減になります。
（３）高周波トランス一次コイル、スイッチング管、フィルタコンデンサで構成される高周波スイッチング電流ループは、大きな空間放射線を発生し、放射線干渉を形成する可能性がある。
干渉結合チャネル
トランスの一次巻線間の浮遊容量により、スイッチング回路で発生したコモンモード干渉は、トランスの一次側と二次側を伝搬します。比較すると、差動モード干渉経路は単純で扱いやすいです。本稿では、主にコモンモード干渉の発生と抑制について紹介します。
