Témakör:
Teljesítményelektronikai ötletek (65. rész) – Csökkentsük költséghatékonyan egy hálózati tápegység zavarsugárzását
Megjelent: 2017. június 08.
Környezetünk tele van elektromágneses zavarforrásként működő kapcsolóüzemű tápegységekkel. A tervezőmérnök feladata az elektromágneses zavarsugárzás (EMI) csökkentése, amely megfelelő tervezési és eszközráfordításokkal érhető el. Robert sorozatának e havi cikke arra keres választ, hogyan valósíthatjuk ezt meg költségkímélő módon.
Minden termék esetében létezik egy egyensúly a költségek és a teljesítőképesség között, amire a tervezőnek törekednie kell. Tipikus példája ennek a mobiltelefon hálózati adaptere. Olyan EMI-szűrőt kell terveznünk, amelynek minimális az alkatrészköltsége, miközben a végtermék teljesíti a szigorú EMI kibocsátási követelményeket.
Az 1. ábrán egy példa látható az adapter EMI szűrője és teljesítményfokozata megoldására. Amint azt sorozatunk 46. és 47. részében már bemutattuk, a közös módusú áramokat azok a nagyfeszültségű hullámok okozzák, amelyek a szórt kapacitásokon keresztül jutnak ki a készülékből. Ezeket a kapacitásokat egyrészt könnyű elképzelni, mint a transzformátor primer és szekunder tekercse közötti kapacitást (C_Stray2), de nem ilyen könnyű elképzelni a transzformátor magja és a földelt alaplemez közötti kapacitásként, amelyet az 1. ábrán a C_Stray1 reprezentál. Ezek a közös módusú áramok mindenképpen a földelés felé folynak, akár szándékosan létrehozott fizikai csatlakozáson, akár a kapacitív csatoláson keresztül. Mivel az áram útja a bemenetre kapcsolt generátoron keresztül záródik, ez az áram végső soron azt eredményezheti, hogy a termék megbukik az EMI minősítési vizsgálaton.
1. ábra Az L1 közös módusú szűrőinduktivitás kis teljesítményeknél nem feltétlenül szükséges
A közös módusú zavarsugárzás csökkentésének tipikus módja az, hogy a transzformátoron folyó áram útját az 1. ábrán látható C1 kondenzátorral zárjuk, és az L1 induktivitás beépítésével korlátozzuk a bemenet felé folyó áramot. A problémát az jelenti, hogy a közös módusú induktivitás növeli a készülék méretét és anyagköltségét, amely különösen az olyan kis teljesítményű tömegtermékeknél nem kívánatos, mint egy mobiltelefon-tápegység.
A továbbiakban egy valódi tervezési folyamatot mutatunk be, amelyben lépésről lépésre javítottuk az EMI-szűrés megoldását annak érdekében, hogy kiküszöböljük a közös módusú induktivitást. A 2. ábra mutatja annak az első két EMI-alapmérésnek az eredményét, amelyen megjelenítettük a CISPR B-kategória határértékét is. A mérést az L1 induktivitás és a C1 közös módusú kapacitás eltávolítása után végeztük.
2. ábra A 4700 pF értékű C1 kondenzátor jelentősen javítja a zavarsugárzási tulajdonságokat