1 EMI ノイズ電流
スイッチング電源には多くの回路トポロジーがあり、電源スイッチチューブと高出力の組み合わせに応じて、フルブリッジ、ハーフブリッジ、プッシュプル、シングルエンドフォワード、シングルエンドフライバック、およびその他のモードに分けることができます。周波数トランス。 中小電力スイッチング電源モジュールでは、より多く使用される回路トポロジは、プッシュプル、シングルエンド フォワード、シングルエンド フライバックなどです。 典型的なシングルエンド フォワード スイッチング電源回路のブロック図を図 1 に示します。これは、パワー スイッチ チューブ Q1、高周波トランス T、整流ダイオード D1、フリーホイール ダイオード D2、出力フィルタ インダクタで構成されています。 L、および出力フィルタ コンデンサ C。動作中、PWM コントロール ユニットは可変パルス幅のパルス信号を送信して、スイッチ チューブ Q1 を駆動できます。 スイッチ管 Q1 がオンになると、入力端の DC エネルギーが高周波トランスを介して 2 次側に伝達されます。 スイッチ管Q1をオフにすると、磁気リセット用の高周波トランス。 高周波トランスを通過した高周波パルスは、整流ダイオードにより片方向の脈動直流に整流されます。 この脈動する DC は、出力フィルタ インダクタとフィルタ コンデンサによってフィルタリングされた後、必要な DC 電圧を送ることができます。
パワー スイッチ トランジスタ Q1 の高周波スイッチング プロセス中に、パワー スイッチ トランジスタと高周波トランスを流れるパルスは、複雑な高調波電圧と高調波電流を生成します。 これらの高調波電圧や高調波電流によって発生したノイズは、電源入力ラインを介して公共電源端子に伝達されたり、スイッチング電源の出力ラインを介して負荷に伝達されたりして、他のシステムや敏感なコンポーネントに干渉を引き起こす可能性があります。 これらの電源ラインを伝導するノイズのノイズスペクトラムを図2に示します。図からわかるように、数百kHz～50MHzの周波数帯域、つまり、基本波と数倍高調波の周波数帯域では、スイッチング周波数範囲内では、干渉ノイズの振幅は GJB151A で指定された範囲をはるかに超えており、システム伝導ノイズなどの電磁適合性指標が基準を超えています。
2. コモンモード干渉電流
金属パッケージ構造の表面実装スイッチング電源モジュールの全回路部品は、すべて基板上に組み立てられています。 PWM 制御チップ、パワー スイッチ チューブ、整流ダイオードなどのアクティブ デバイスは、すべて表面実装パッケージ コンポーネントです。 入力と出力の電圧と電流は、リードによって送信されます。
チューブ シェルの底板は、アルミナ基板のキャリアです。 アルミナ基板の表側は、配線エリアと部品の組み立てエリアです。 金属製のベースプレートが取り付けられています。 アルミナ基板の誘電率は 8 であり、厚さは通常 0.5 ～ 1.{4}} mm の範囲です。 アルミナ基板の表側の実装領域では、表面実装部品 (PWM 制御チップ、オペアンプ、基準電源、MOSFET スイッチ、整流ダイオードなど) がはんだ (導電性接着剤、リフローはんだ、など) 領域内のパッドが接続されます。 この接続方法は回路のループを構成しますが、回路に新たな寄生容量 Cp をもたらします。
一次ループでは、電源スイッチ チップ、PWM 制御チップ、オペアンプ チップ、電源の正と負の入力ラインのトレースなどにより、シェルの底板とシェルの容量の間に寄生容量 Cp が生成されます。寄生容量は基板の厚さに依存します。 そして彼らが床に占める面積。 このように、回路では、分布容量 Cp1、Cp2、...、Cp6 などが、これらのコンポーネントとそのトレース、およびハウジングの底板との間に形成されます。 これらの分布容量は、dV/dt、dI/dt、および整流ダイオードの逆回復電流の複合的な影響下でノイズ電流を引き起こします。 これらのノイズ電流は、入力電源ラインの正と負の間、および出力負荷ラインの正と負の間で大きさと位相が等しく、コモンモード ノイズ電流と呼ばれます。 同相ノイズ電流のサイズは、分布容量、dV/dt、dI/dt などのサイズに関連しています。
3. 一次差動モード干渉電流
一次差動モード干渉電流、一次ループ、電力スイッチング管 Q1、高周波トランス一次巻線 Lp、および入力フィルタ コンデンサ Ci は、スイッチング電源の入力 DC 変換回路を構成します。 DC エネルギーは、高周波トランスを介して 2 次側に転送されます。 しかし、電源スイッチ Q1 が切り替わると、高周波パルスの立ち上がりと立ち下がりによって発生する基本波と高調波が入力フィルタ コンデンサ Ci を介して入力電源端子に伝達され、このノイズ電流が正端子に沿って伝搬します。と入力電源ラインのマイナス端子。 これは、一次差動モード干渉電流 IDIFF と呼ばれます。 このディファレンシャル モード干渉電流 IDIFF は、入力電源ラインを介して共通電源端子に流れます。特に、入力フィルタ コンデンサ Ci のフィルタリングが不十分な場合、入力電源ラインへの干渉が大きく、他の部品にも干渉します。共通電源端子を介してシステムの。 したがって、他の部分のパフォーマンス指標が低下します。
