高周波スイッチング電源の放射妨害に対する設計改善
スイッチング電源には電磁波妨害現象があり、電磁波妨害を抑制するにはフェライト部品を使用すると安価で効果的です。フェライト部品の等価回路はインダクタンス L と抵抗 R の直列回路で、L と R は周波数の関数です。低周波では R が非常に小さく、L は電磁波妨害を反射して抑制する上で重要な役割を果たします。高周波では R が増加し、電磁波妨害が吸収されて熱に変換されるため、高周波妨害が大幅に減衰します。フェライト抑制部品が異なれば、抑制する最適な周波数範囲も異なります。つまり、フェライト部品の選択と取り付けについては、以下の記事を参照してください。
フェライトの体積が大きいほど抑制効果は高くなります。
ボリュームが一定であれば、短く太いものより長く細いものの方が抑制効果は高くなります。
内径が小さいほど抑制効果は高くなります。
断面積が大きいほど、飽和する可能性が低くなります。
透過性が高くなるほど、抑制周波数は低くなります。
フェライト抑制要素は発生源の近くに設置する必要があります。
入力線と出力線に取り付ける場合は、シールド シェルの入口と出口にできるだけ近づける必要があります。
以上の高周波スイッチング電源の妨害源とフェライト部品の分析から、妨害源の近くに磁性ビーズと磁性リングのセットを配置することが決定されました。コンデンサC1の接地端にはフェライトビーズのセット（φ3.5×φ1.3×3.5）、整流ダイオードD1とD2にはショットキーダイオードを使用し、そのアノードにはフェライトビーズのセット（φ3.5×φ1.3×3.5）、DC出力ケーブルの2つの円の周りにフェライト磁性リング（φ13.5×φ7.5×7）を配置して出口に近づけました。処理と再テストの後、ほとんどの周波数帯域で放射妨害が標準要件以下に抑えられましたが、周波数81、138、165kHz付近ではまだ標準を超えていることがわかります。
スイッチング電源の電磁妨害源を分析した結果、高周波トランスT1も回路内の妨害源であることがわかりました。高周波トランスが妨害信号を放射放出の形で生成するのを防ぐために、トランスのシェルをシールド材の銅箔で囲んで円形にループを形成し、シールドすることで、トランスの空間結合による放射妨害伝播経路を遮断します。また、トランス側の開放時の瞬間的な電流変化によるdi/dt妨害を軽減するために、トランスT1の一次側ストリングをインダクターにして、デバイスの開放損失を減らし、放射される妨害信号を減らします。整流後、放射妨害は大幅に軽減され、この電源の放射妨害テストでも、標準要件を完全に満たしています。
