スイッチング電源の電磁両立性設計手法の解析

スイッチング電源の電磁両立性設計手法の解析

スイッチング電源は、小型、高力率などの利点から、通信、制御、コンピュータなどの分野で広く使用されています。 ただし、電磁干渉が発生するため、それ以上の用途はある程度制限されます。 本稿では、スイッチング電源における電磁干渉のさまざまなメカニズムを解析し、これに基づいてスイッチング電源の電磁両立性設計手法を提案します。

スイッチング電源における電磁干渉の解析

スイッチング電源の構造を図1に示します。電源周波数の交流を直流に整流し、さらに高周波に反転し、整流・フィルタ回路を経て安定した直流電圧を出力します。 不合理な回路設計やレイアウト、機械的振動、不適切な接地などはすべて、内部電磁干渉を引き起こす可能性があります。 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って生じるピークも、強力な干渉の潜在的な原因となります。

内部干渉源

●スイッチング回路

スイッチング回路は主にスイッチング管と高周波トランスで構成されています。 スイッチチューブとそのヒートシンク、シェル、電源内部のリード線の間には分布容量があります。 それによって生成される du/dt は、パルスの振幅が大きく、周波数帯域が広く、高調波が豊富です。 スイッチ管負荷は高周波トランスの一次コイルであり、誘導性負荷です。 本来導通しているスイッチがオフになると、高周波トランスの漏れインダクタンスによって逆起電力 E=- Ldi/dt が発生します。これはコレクタの電流変化率と漏れインダクタンスに比例します。 これはターンオフ電圧に重畳されてターンオフ電圧ピークを形成し、それによって伝導性干渉が形成されます。

●整流回路用整流ダイオード

出力整流ダイオードが遮断されると逆電流が発生し、ゼロに回復するまでにかかる時間は接合容量などの要因に関係します。 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大きな電流変化 di/dt が発生し、最大数十 MHz の周波数の強力な高周波干渉が発生します。

● 浮遊パラメータ

高周波で動作するため、スイッチング電源の低周波成分の特性が変化し、ノイズが発生する場合があります。 高周波では、浮遊パラメータが結合チャネルの特性に大きな影響を及ぼし、分布容量が電磁干渉のチャネルになります。

2 外部干渉源

外部干渉源は電力干渉と雷干渉に分類できますが、電力干渉は「コモンモード」モードと「差動モード」モードの両方に存在します。 同時に、AC 電力網が整流器ブリッジおよびフィルタ回路に直接接続されているため、入力電圧のピーク時間のみが半サイクル以内に入力電流を持ち、入力力率が非常に低くなります (約 { {0}}.6) 電源の。 さらに、この電流には大量の高調波成分が含まれており、電力網に高調波「汚染」を引き起こす可能性があります。