高周波安定化電源の電磁適合性設計スキーム
高周波スイッチング電源自体に存在する電磁妨害（EMI）問題が適切に処理されていない場合、電力網への汚染を引き起こしやすく、他の電気機器の正常な動作に直接影響を与えるだけでなく、電磁妨害も発生しやすくなります。空間への汚染により、周波数スイッチング電源の高い電磁両立性 (EMC) 問題が発生します。 本稿では、鉄道信号用電源画面に使用される1200W（24V/50A）高周波スイッチング電源モジュールの規格を超える電磁障害の解析に焦点を当て、改善策を提案します。
高周波スイッチング電源から発生する電磁妨害は、伝導妨害と放射妨害の2つに分類できます。 伝導妨害は AC 電源を通じて伝播し、周波数は 30MHz より低くなります。 放射妨害は空間を伝播し、周波数は 30-1000 MHz です。
高周波スイッチング電源の電磁障害発生源の解析
図 1b の回路内の整流器、回路内のパワー管 Q1、パワー管 Q2 ～ Q5、高周波トランス T1、および出力整流ダイオード D1 ～ D2 は、高周波スイッチング電源が動作しているときの電磁障害の主な発生源です。 。 具体的には以下のように分析します。
整流器の整流プロセスによって生成される高次高調波は、電力線に沿って伝導および放射による妨害を生成します。
スイッチングパワー管は高周波のオンとオフの状態で動作します。 スイッチング損失を低減し、電力密度と電源の全体的な効率を向上させるために、スイッチング管のオンとオフの切り替え速度は通常数マイクロ秒でますます速くなり、スイッチング管はそのような時間でオンとオフを繰り返します。速度によってサージ電圧とサージ電流が発生し、高周波と高電圧のピーク高調波が発生し、空間や AC 入力ラインに電磁障害が発生します。
高周波トランスＴ１は電力変換を行うと同時に交流電磁界を発生し、電磁波を空間に放射して放射障害を発生させる。 変圧器の分布インダクタンスと分布容量は発振し、変圧器の一次段と二次段の間の分布容量を介して AC 入力ループに結合し、伝導障害を形成します。
出力電圧が比較的低い場合、出力整流ダイオードは高周波スイッチング状態で動作しますが、これも電磁障害の原因となります。
ダイオードのリード線の寄生インダクタンス、接合容量の存在、および逆回復電流の影響により、ダイオードは非常に高い電圧および電流変化率で動作します。 ダイオードの逆回復時間が長いほど、ピーク電流の影響は大きくなります。 、外乱信号が強くなると、差動モードの伝導外乱である高周波減衰発振が発生します。
これら生成された電磁信号はすべて、電力線、信号線、接地線などの金属線を介して外部電源に伝達され、伝導障害を形成します。 放射妨害は、導体やデバイス、またはアンテナとして機能する相互接続線を通じて放射される妨害信号によって引き起こされます。
