SMPS電磁両立性
通信スイッチング電源は、高電圧、大電流のスイッチング状態で動作するため、電磁両立性によって生じる問題は非常に複雑です。機器の電磁両立性には、主に共通インピーダンス結合、線路結合、電界結合、磁界結合、電磁波結合があります。電磁両立性は、干渉源、伝搬経路、干渉対象物の 3 つの要素を生み出します。共通インピーダンス結合は、主に干渉源と干渉対象物に電気的に共通インピーダンスが存在し、干渉信号がインピーダンスを介して干渉対象物に入ることです。線路結合は、主に干渉電圧と干渉電流の電線または PCB 線路によって、並行配線と相互結合によって発生します。電界結合は、主に電位差の存在、干渉対象物の結合によって発生する誘導電界が原因です。磁界結合は、主に高電流のパルス電源線路付近の低周波磁界が干渉対象物に発生する結合です。 一方、電磁波結合は、主に脈動電圧または電流によって生成された高周波電磁波によるもので、空間を通じて外側に放射され、対応する妨害物体との結合を生み出します。実際には、各種類の結合モードを厳密に区別することはできず、異なるものに焦点を当てるだけです。
スイッチング電源装置では、主電源スイッチング管が非常に高い電圧、高周波スイッチングモードで動作し、スイッチング電圧とスイッチング電流は矩形波であり、矩形波には矩形波の周波数の1,000倍以上の高調波スペクトルが含まれています。同時に、電源トランスの漏れインダクタンスと分配容量、および主電源スイッチングデバイスが理想的ではないため、高周波スイッチングのオンまたはオフ時に、高周波および高電圧スパイク高調波振動が発生することがよくあります。高調波振動によって生成された高調波は、スイッチング管とヒートシンク間の分配容量を介して内部回路に、またはヒートシンクとトランスを介して空間に放射されます。整流と再生に使用されるスイッチングダイオードも、高周波干渉の重要な原因です。 整流ダイオードと電流更新ダイオードは高周波スイッチング状態で動作するため、ダイオードのリード寄生インダクタンス、接合容量、および逆回復電流の存在により、電圧と電流の変化率が非常に高く、高周波振動が発生します。整流ダイオードと電流更新ダイオードは一般に電源出力ラインに近いため、それによって生成される高周波干渉が DC 出力ラインを介して伝達される可能性が最も高くなります。
通信スイッチング電源は、力率を改善するために、能動力率補正回路に使用されています。同時に、回路の効率と信頼性を向上させ、電源装置の電気的ストレスを軽減するために、多数のソフトスイッチング技術が使用されています。その中でも、ゼロ電圧、ゼロ電流、またはゼロ電圧ゼロ電流スイッチング技術が最も広く使用されています。この技術は、スイッチング装置によって発生する電磁干渉を大幅に低減します。ただし、ソフトスイッチングの無損失吸収回路は、エネルギー転送に l、c を使用するよりも、ダイオードの一方向伝導を使用してエネルギーの一方向変換を実現するため、ダイオードの共振回路が電磁干渉干渉の主な発生源になっています。
通信スイッチング電源では、一般的にエネルギー貯蔵インダクタとコンデンサを使用して L、C フィルタ回路を形成し、差動モードとコモンモードの干渉信号のフィルタリングを実現するとともに、AC 方形波信号を滑らかな DC 信号に変換します。インダクタ コイルの分布容量により、インダクタ コイルの自己共振周波数が低下し、その結果、多数の高周波干渉信号がインダクタ コイルを通過し、AC 電源ラインまたは DC 出力ラインに沿って外側に伝播します。フィルタ コンデンサは、干渉信号の周波数が上昇すると、リード インダクタンスの役割により、静電容量とフィルタリング効果が継続的に低下し、共振周波数を超えると、静電容量が完全に失われて誘導性になります。フィルタ コンデンサの誤った使用とリードが長すぎることも、電磁干渉の原因となります。
通信スイッチング電源は、電力密度が高く、知能度が高く、MCUマイクロプロセッサを搭載しているため、高電圧から1ボルト近く、低電圧から数ボルトまでの電圧信号があり、高周波デジタル信号から低周波アナログ信号まで、電源内部の分配フィールドは非常に複雑です。 PCB配線が無理、構造設計が無理、電源ライン入力フィルタリングが無理、入力および出力電源ラインが合理的に配線されていない、CPUおよび検出回路設計が無理、これらすべてが電磁干渉の原因になります。 回路設計が無理だと、システムが不安定になったり、静電気放電、電気的高速過渡パルス群、雷、サージおよび伝導干渉、放射干渉および放射電磁場などの耐性能力が低下したりします。
電磁両立性研究では、一般的に、CISP16およびIEC61000の規定に従って電磁場試験装置やさまざまな干渉信号シミュレータ、補助装置を使用し、標準試験場または実験室で徹底的な試験と分析を行い、回路の性能の理解と組み合わせて研究を分析します。
