電源における電磁干渉の原因の分析
スイッチング電源は主回路の種類によりフルブリッジ、ハーフブリッジ、プッシュプルなどに分類されます。 ただし、スイッチング電源の種類に関わらず、動作時には強いノイズが発生します。 これらは、コモンモードまたはディファレンシャルモードで電力線を介して外部に伝導し、同時に周囲の空間にも放射します。 スイッチング電源は、電力網から侵入する外部ノイズにも敏感で、他の電子機器に伝達して干渉を引き起こします。
AC 電力がスイッチング電源に入力された後、ブリッジ整流器 V1-V4 は DC 電圧 Vi に編成され、高周波変圧器の一次側 L1 とスイッチ V5 に印加されます。 スイッチ管 V5 のベース入力は数十 kHz から数百 kHz の高周波矩形波であり、その繰り返し周波数とデューティ サイクルは出力 DC 電圧 VO の要件によって決まります。 スイッチ管によって増幅されたパルス電流は、高周波トランスによって二次回路に接続されます。 高周波トランスの最初の巻数の比率も、出力 DC 電圧 VO の要件によって決まります。 高周波パルス電流はダイオード V6 によって整流され、C2 によってフィルタされて DC 出力電圧 VO が形成されます。 したがって、スイッチング電源は以下の点でノイズを発生し、電磁障害を発生します。
(1) 高周波トランスの一次側 L1、スイッチング管 V5、フィルタコンデンサ C1 で構成される高周波スイッチング電流ループは、重大な空間放射を発生する可能性があります。 コンデンサのフィルタリングが不十分な場合、高周波電流も差動モードで入力 AC 電源に送信されます。
(2) 高周波トランスの二次側 L2、整流ダイオード V6、フィルタコンデンサ C2 も高周波スイッチング電流ループを形成し、空間放射を発生します。 コンデンサのフィルタリングが不十分な場合、高周波電流が差動モードで出力 DC 電圧と混合され、外部に伝導されます。
(3) 高周波トランスの一次側と二次側の間に分布コンデンサ Cd があり、一次側の高周波電圧がこの分布コンデンサを介して二次側に直結するため、同相のコモンモードノイズが発生します。二次側の 2 つの出力 DC 電力線。 アースに対する 2 本のワイヤのインピーダンスがアンバランスである場合も、差動モード ノイズに変化します。
(4) 出力整流ダイオード V6 により逆サージ電流が発生します。 ダイオードが順方向に導通すると、PN 接合内に電荷が蓄積されます。 ダイオードに逆電圧がかかると蓄積された電荷がなくなり、逆電流が発生します。 スイッチング電流はダイオードで整流する必要があるため、ダイオードが導通から遮断に移行する時間が非常に短く、短期間で蓄積電荷が消滅する必要があり、その結果、逆電流のサージが発生します。 DC出力ラインの分布インダクタンス、容量、サージにより、ディファレンシャルモードノイズの一種である高周波減衰発振が発生します。
(5) スイッチ管 V5 の負荷は高周波トランスの一次コイル L1 であり、誘導負荷です。 そのため、スイッチのON/OFF時に真空管の両端に高いサージピーク電圧が発生し、このノイズが入出力端子に伝わります。
(6) スイッチ管 V5 のコレクタとヒートシンク K の間には分布容量 CI があるため、高周波スイッチング電流は CI を通ってヒートシンク K に流れ、次にケーシングのグランドに流れ、最後に保護グランドに流れます。 AC 電力線のワイヤ PE を筐体のグランドに接続すると、コモンモード放射が発生します。 電源ライン L と N は PE に対して一定のインピーダンスを持ち、そのインピーダンスがアンバランスである場合、コモンモード ノイズがディファレンシャル モード ノイズに変化する可能性もあります。
