スイッチング電源の干渉とその抑制

スイッチング電源の干渉とその抑制

スイッチング電源は電子機器の電源装置として、小型、軽量、高効率という利点を持っています。 電子機器の通常の動作を危険にさらします。 そのため、電子機器を長期間にわたって安全かつ確実に動作させるためには、スイッチング電源自体の電磁ノイズを抑制し、耐電磁障害性を向上させることがスイッチング電源の開発・設計における重要な課題となっています。用品。

1 スイッチング電源干渉の発生
スイッチング電源の干渉は、一般に 2 つのカテゴリに分類されます。1 つはスイッチング電源の内部コンポーネントによって引き起こされる干渉です。 もう 1 つは、外部要因の影響によりスイッチング電源によって引き起こされる干渉です。 どちらも人間的要因と自然的要因が関係します。

1.1 スイッチング電源の内部干渉
スイッチング電源で発生するEMIは主に、基本整流器で発生する高次高調波電流妨害と、電力変換回路で発生するピーク電圧妨害です。

1.1.1 基本的な整流器
基本的な整流器の整流プロセスは、EMI の最も一般的な原因です。 これは、電源周波数の交流正弦波が整流後の単一周波数電流ではなく、直流成分と異なる周波数の一連の高調波成分となり、高調波（特に高次高調波）が伝送路に伝わるためです。伝導干渉と放射干渉が発生し、フロントエンド電流が歪みます。 一方では、フロントエンド電力線に接続されている電流波形が歪み、他方では電力線を通じて高周波干渉が発生します。

1 1.2 電力変換回路
電力変換回路は広帯域で豊かな高調波を持つスイッチング安定化電源の中核です。 このパルス干渉を生成する主なコンポーネントは次のとおりです。

1) スイッチチューブ、スイッチチューブとそのラジエーター、ケーシングと電源の内部リード線の間には分布容量があります。 スイッチ管に大きなパルス電流（通常は矩形波）を流すと、波形に高周波成分が多く含まれます。 同時に、スイッチングパワー管の蓄積時間、出力段の大電流、スイッチング整流ダイオードの逆回復時間など、電源オフに使用されるデバイスのパラメータにより、瞬間的な短絡が発生します。回路内で大きな短絡電流が発生します。 また、スイッチング管の負荷は高周波であるため、トランスやエネルギー貯蔵用インダクタの場合、スイッチ管がオンするとトランスの一次側に大きな突入電流が発生し、スパイクノイズが発生します。

2) 高周波トランススイッチング電源のトランスは絶縁と変圧に使用されていますが、漏れインダクタンスにより電磁誘導ノイズが発生します。 同時に、高周波条件下では、トランス層間の分布容量により一次側の高次の高調波ノイズが低減され、高調波ノイズが二次側に伝わり、トランスのシェルへの分布容量によって別の高周波が形成されます。これにより、トランスの周囲に発生した電磁場が他のリード線に結合してノイズが形成されやすくなります。

3) 二次側の高周波整流器として整流ダイオードを使用した場合、逆回復時間の関係で、逆方向電圧が印加された場合、順電流に蓄積された電荷はすぐには消去できません(キャリアの電流も流れます）。 逆電流回復の傾きが大きすぎると、コイルを流れるインダクタンスによってピーク電圧が発生し、トランスの漏れインダクタンスやその他の分布パラメータの影響で強力な高周波干渉が発生し、その周波数は数十に達することがあります。 MHzの。

4) コンデンサ、インダクタ、ワイヤ式スイッチング電源は高周波で動作するため、低周波成分の特性が変化し、ノイズが発生します。