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14 Oct, 2022 Vistas 757 Autor: raíz

Un análisis detallado de la medición del receptor de prueba EMI

1. Introducción
Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas, la electrónica, la electrónica de potencia y los equipos eléctricos se utilizan cada vez más. Las señales electromagnéticas de alta densidad y amplio espectro generadas por ellos durante la operación llenan todo el espacio, formando un entorno electromagnético complejo. El complejo entorno electromagnético requiere que los equipos electrónicos y las fuentes de alimentación tengan una mayor compatibilidad electromagnética. Por lo tanto, la tecnología de supresión interferencia electromagnetica se le ha prestado cada vez más atención. La conexión a tierra, el blindaje y el filtrado son las tres medidas principales para suprimir interferencia electromagnetica. A continuación, se presentan principalmente los filtros EMI utilizados en las fuentes de alimentación, sus principios básicos y los métodos de aplicación correctos.

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2. El papel de los filtros de ruido en los equipos de suministro de energía.
La fuente de alimentación de los equipos electrónicos, como la red eléctrica de CA de 220 V/50 Hz o el generador de CA de 115 V/400 Hz, tiene varios ruidos EMI, entre los que se encuentran las fuentes de interferencia EMI creadas por el hombre, como las emisiones de radio de varios equipos de radar, navegación, comunicación y otros. Señales, que inducirán interferencia electromagnetica señales en líneas eléctricas y cables de conexión de equipos electrónicos, maquinaria eléctrica rotativa y sistemas de ignición, que generarán procesos transitorios e interferencias de ruido radiado en circuitos de carga inductiva; y fuentes naturales de interferencia, como el fenómeno de descarga de rayos y el ruido de interferencia cielo-eléctrico en el universo, el primero tiene una duración corta pero una gran energía, y el segundo tiene un amplio rango de frecuencia. Además, los propios componentes del circuito electrónico también generarán ruido térmico cuando funcionen.

Estas interferencia electromagnetica los ruidos, a través del acoplamiento de radiación y conducción, pueden afectar el funcionamiento normal de varios dispositivos electrónicos que operan en este entorno.

Todo tipo de fuente de alimentación regulada en sí también es una fuente de interferencia electromagnetica. En la fuente de alimentación regulada lineal, la corriente pulsante unidireccional formada por la rectificación también puede causar interferencia electromagnetica; La fuente de alimentación conmutada tiene las ventajas de un tamaño pequeño y una alta eficiencia, y se usa cada vez más en los equipos electrónicos modernos, pero debido a que se usa en la conversión de energía cuando está en el estado de conmutación, es una fuerte fuente de ruido EMI. y el ruido EMI que produce tiene un amplio rango de frecuencias y una alta intensidad. Estas interferencia electromagnetica los ruidos también contaminan el entorno electromagnético a través de la radiación y la conducción, lo que afecta el funcionamiento normal de otros dispositivos electrónicos.

Para equipos electrónicos, cuando EMI el ruido afecta a los circuitos analógicos, la relación señal-ruido de la transmisión de la señal se deteriorará y, en casos graves, la señal que se transmitirá se verá superada por el ruido EMI y no podrá procesarse. Cuando EMI el ruido afecta a los circuitos digitales, puede causar errores en las relaciones lógicas, lo que lleva a resultados erróneos.

Para el equipo de suministro de energía, además del circuito de conversión de energía, hay circuitos de conducción, circuitos de control, circuitos de protección, circuitos de detección de nivel de entrada y salida, etc., y los circuitos son bastante complejos. Estos circuitos se componen principalmente de circuitos integrados de propósito general o de propósito especial. Cuando se produce un mal funcionamiento debido a una interferencia electromagnética, la fuente de alimentación dejará de funcionar, lo que provocará que el equipo electrónico no funcione con normalidad. El filtro de ruido de red puede prevenir eficazmente que la fuente de alimentación no funcione correctamente debido a interferencias externas. interferencia de ruido electromagnético.

Un análisis detallado de la medición del receptor de prueba EMI

El papel de los filtros de ruido en los equipos de suministro de energía.

Un análisis detallado de la medición del receptor de prueba EMI

Diagrama de circuito básico del filtro de potencia.

Además, una parte de la EMI El ruido que ingresa desde el extremo de entrada de la fuente de alimentación puede aparecer en el extremo de salida de la fuente de alimentación y generará un voltaje inducido en el circuito de carga de la fuente de alimentación, lo que se convierte en la razón por la cual el circuito no funciona correctamente o interfiere con la señal de transmisión. en el circuito Estos problemas también se pueden prevenir con filtros de ruido.

LISUN Sistema receptor EMI para conducción de radiación EMI (interferencia electromagnética) o pruebas de emisiones realizadas. El EMI-9KB El receptor EMI se produce mediante una estructura de cierre completo y un material de electroconductibilidad fuerte, que tiene un alto efecto de blindaje. Debido a la nueva tecnología para el Sistema de prueba de EMI, resolvió el problema de auto-EMI del instrumento. Los resultados de la prueba están de acuerdo con el informe de prueba de formato internacional. El sistema de prueba EMI EMI-9KB cumple completamente CISPR15:2018CISPR16-1GB17743FCC EN55015 y EN55022.

EMI-9KB Receptor de prueba EMI

EMI-9KB Receptor de prueba EMI

El papel de los filtros de ruido en los equipos de suministro de energía es el siguiente:
(1) Evitar que el ruido electromagnético externo interfiera con el trabajo del circuito de control del propio equipo de suministro de energía;
(2) Evitar que el ruido electromagnético externo interfiera con el trabajo de la carga de la fuente de alimentación;
(3) Suprimir la EMI generado por la propia fuente de alimentación;
(4) Suprimir EMI generado por otros equipos y propagado a través de la fuente de alimentación.

Cuando la fuente de alimentación conmutada está funcionando y el equipo electrónico está en estado de conmutación, el ruido del terminal aparecerá en el extremo de entrada del equipo de la fuente de alimentación, lo que provocará interferencias de radiación y conducción, y también ingresará a la red eléctrica de CA para interferir con otros equipos electrónicos, por lo que se deben tomar medidas efectivas para suprimirlo. . El blindaje electromagnético es la mejor manera de suprimir la interferencia radiada de EMI ruido. En cuanto a la supresión de la interferencia conducida del ruido EMI, el uso de EMI Los filtros son un medio muy eficaz y, por supuesto, se deben utilizar buenas medidas de puesta a tierra.

Varios países del mundo han implementado reglas estrictas de límite de ruido electromagnético, como Estados Unidos tiene FCC, Alemania tiene FTZ, VDE y otros estándares. Si el equipo electrónico no cumple con las reglas de límite de ruido, el producto no se puede vender ni utilizar.

Por las razones anteriores, es necesario diseñar y utilizar un filtro de ruido de red que cumpla con los requisitos en los equipos de alimentación.

3. Tipos de ruido y filtros EMI
Hay dos tipos de ruido EMI en los cables de entrada de la fuente de alimentación: ruido de modo común y ruido de modo diferencial, como se muestra en la Figura 1. El ruido EMI que existe entre el cable de entrada de CA y la tierra se denomina ruido de modo común. Puede considerarse como la señal de interferencia con el mismo potencial y la misma fase transmitida en la línea de entrada de CA, es decir, los voltajes V1 y V2 en la Figura 1. El ruido EMI que existe entre los cables de entrada de CA se denomina ruido de modo diferencial. que se puede considerar como una señal de interferencia con una diferencia de fase de 180° transmitida en la línea de entrada de CA, es decir, el voltaje V3 en la Figura 1. El ruido de modo común es la corriente de interferencia que fluye a tierra desde la línea de entrada de CA y el modo diferencial el ruido es la corriente de interferencia que fluye entre las líneas de entrada de CA. El ruido EMI conducido en cualquier línea de entrada de alimentación puede representarse mediante ruido de modo común y de modo diferencial, y estos dos ruidos EMI pueden tratarse como fuentes de EMI independientes que deben suprimirse por separado.

Cuando se toman medidas para suprimir el ruido de interferencia electromagnética, la consideración principal debe ser suprimir el ruido de modo común, porque el ruido de modo común ocupa una parte importante en todo el dominio de frecuencia, especialmente en el dominio de alta frecuencia, y el ruido de modo diferencial representa una gran proporción. en el dominio de baja frecuencia, por lo que debe basarse en Esta característica del ruido EMI se utiliza para seleccionar un filtro EMI apropiado.

Los filtros de ruido para fuentes de alimentación se pueden dividir en tipos integrados y discretos según sus formas. El tipo integrado consiste en encapsular la bobina del inductor, el condensador, etc. en una carcasa de metal o plástico; el tipo discreto es para instalar la bobina inductora, el capacitor, etc. en la placa impresa para formar un filtro de supresión de ruido. Qué forma usar depende del costo, las características, el espacio de instalación, etc. El tipo integrado tiene un alto costo, buenas características y una instalación flexible; el tipo discreto tiene un costo más bajo, pero el blindaje no es bueno y se puede distribuir libremente en la placa impresa.

4. La estructura básica del filtro de ruido.
El filtro de ruido EMI de la fuente de alimentación es un filtro de paso bajo pasivo, que transmite la corriente alterna a la fuente de alimentación sin atenuación y atenúa en gran medida el ruido EMI introducido con la corriente alterna. Entran en la red de CA e interfieren con otros equipos electrónicos.

La estructura básica del filtro de ruido de red de CA monofásico se muestra en la Figura 2. Es una red pasiva de cuatro terminales compuesta por componentes de parámetros centralizados. Los principales componentes utilizados son bobinas inductoras de modo común L1, L2, inductores de modo diferencial L3, L4, condensadores de modo común CY1, CY2 y condensadores de modo diferencial CX. Si esta red de filtro se coloca en el extremo de entrada de la fuente de alimentación, L1 y CY1 y L2 y CY2 respectivamente forman un filtro de paso bajo entre dos pares de puertos independientes en la línea de entrada de CA, que puede atenuar la interferencia de modo común existente en la línea de entrada de CA. ruido, impidiendo que entren en la fuente de alimentación. La bobina de inductancia de modo común se utiliza para atenuar el ruido de modo común en la línea de entrada de CA. L1 y L2 generalmente se enrollan con el mismo número de vueltas en la misma dirección en el núcleo de ferrita del circuito magnético cerrado. Los flujos magnéticos generados por las corrientes alternas en las dos bobinas se anulan entre sí, por lo que los núcleos magnéticos no saturan los flujos magnéticos y los valores de inductancia de las dos bobinas son mayores y permanecen sin cambios en el estado de modo común.

Las bobinas de inductancia de modo diferencial L3, L4 y el condensador de modo diferencial CX forman un filtro de paso bajo entre los puertos independientes de la línea entrante de CA, que se utiliza para suprimir el ruido de interferencia del modo diferencial en la línea entrante de CA y evitar la fuente de alimentación. equipo de ser interferido por él.

El filtro de ruido de la fuente de alimentación que se muestra en la Figura 2 es una red pasiva con rechazo bidireccional. Insertarlo entre la red eléctrica de CA y la fuente de alimentación equivale a agregar una barrera de bloqueo entre el ruido EMI de los dos. Un filtro pasivo tan simple actúa como una supresión de ruido bidireccional, por lo que puede usarse en varios equipos electrónicos. ha sido ampliamente utilizado.

5. Principales principios de diseño de los filtros de ruido
Los núcleos magnéticos utilizados en las bobinas de inductancia de modo común son toroidales, en forma de E y en forma de U. El material es generalmente ferrita. El núcleo toroidal es adecuado para corrientes grandes y pequeñas inductancias. Su circuito magnético es más largo que en forma de E y en forma de U, y no hay espacio. , se puede obtener una mayor inductancia con un menor número de vueltas y, debido a estas características, tiene mejores características de frecuencia. El flujo de fuga de la bobina del núcleo magnético en forma de E es pequeño, por lo que cuando el flujo magnético de fuga de la inductancia puede afectar a otros circuitos u otros circuitos tienen acoplamiento magnético con la inductancia de modo común y no se puede obtener el efecto de atenuación de ruido requerido, el Se debe considerar el núcleo magnético en forma de E. inductancia de modo común.

Las bobinas de inductancia de modo diferencial generalmente usan núcleos magnéticos prensados ​​en polvo metálico. Debido al bajo rango de frecuencia de los núcleos magnéticos prensados ​​en polvo, desde decenas de kHz hasta varios MHz, sus características de superposición de CC son buenas y la inductancia no caerá significativamente en aplicaciones de alta corriente. Ideal para inductores de modo diferencial.

En la Figura 2, el filtro de ruido de la fuente de alimentación utiliza dos tipos de condensadores, CX, CY1 y CY2. Tienen diferentes funciones en el filtro y tienen diferentes requisitos de nivel de seguridad, por lo que sus parámetros de rendimiento están directamente relacionados con el rendimiento de seguridad del filtro.

El condensador de modo diferencial CX está conectado a ambos extremos de la línea de entrada de CA. Además del voltaje nominal de CA, también superpondrá varios voltajes máximos de EMI que existen entre las líneas entrantes de CA. Por lo tanto, los requisitos de rendimiento del voltaje de resistencia del capacitor y el voltaje pico transitorio son relativamente altos y, al mismo tiempo, se requiere que después de que falle el capacitor, el circuito subsiguiente y la seguridad personal no puedan estar en peligro. Los niveles de seguridad de los condensadores CX se dividen en dos categorías: X1 y X2. El tipo X1 es adecuado para ocasiones generales y el tipo X2 es adecuado para aplicaciones en las que se produce un voltaje pico de alto ruido.

El condensador de modo común CY está conectado entre la línea de entrada de CA y la tierra del chasis. Deben tener un margen de seguridad suficiente en términos de propiedades eléctricas y mecánicas. En caso de avería y cortocircuito, el chasis del equipo será peligroso. Si falla el aislamiento o la protección de puesta a tierra del equipo, el operador puede sufrir descargas eléctricas e incluso poner en peligro la seguridad personal. Por lo tanto, la capacidad del capacitor CY debe limitarse para que la corriente de fuga bajo el voltaje de la frecuencia nominal sea menor que el valor de especificación segura. Además, también se requiere que tenga suficiente tensión soportada y margen transitorio de alta tensión de pico, y en caso de ruptura de tensión, debe estar en estado de circuito abierto, para que la carcasa del equipo no se cargue.

En resumen, al diseñar y seleccionar filtros de ruido de red, primero se debe considerar el rendimiento de seguridad de los inductores y capacitores utilizados, ya que funcionan en entornos de interferencia electromagnética de alto voltaje, alta corriente y hostiles. Para la bobina de inductancia, se debe prestar atención a su núcleo magnético, material de bobinado, material de aislamiento y distancia de aislamiento, aumento de temperatura de la bobina, etc. Para los condensadores, se debe dar prioridad al tipo de capacitancia, voltaje soportado, nivel de seguridad, capacidad, corriente de fuga, etc., y se requiere especialmente seleccionar productos que hayan pasado la certificación de seguridad de las agencias de seguridad internacionales.

4) En resumen, se debe prestar atención a los siguientes puntos al usar el filtro de ruido de la fuente de alimentación:
una. El filtro debe instalarse lo más cerca posible de la entrada de CA del equipo, y la línea de entrada de CA sin el filtro debe ser lo más corta posible en el equipo;
b. Los conductores del condensador en el filtro deben ser lo más cortos posible para evitar que la reactancia inductiva y capacitiva del conductor resuene a frecuencias más bajas;
C. Hay una gran corriente que fluye en el cable de conexión a tierra del filtro, lo que generará radiación electromagnética. El filtro debe estar bien protegido y conectado a tierra;
d. La línea de entrada y la línea de salida del filtro no se pueden agrupar. Al realizar el cableado, intente aumentar la distancia entre ellos para reducir el acoplamiento entre ellos. Se puede agregar una capa de partición o blindaje.

6. Conclusión
El diseño y selección de interferencia electromagnetica Los filtros se basan principalmente en las características de interferencia de ruido y los requisitos de compatibilidad electromagnética del sistema, sobre la base de comprender el rango de frecuencia de interferencia electromagnetica y estimar la magnitud aproximada de la interferencia. En primer lugar, es necesario comprender el entorno de uso del filtro (voltaje de uso, corriente de carga, temperatura y humedad ambiental, impacto de vibración, método y ubicación de instalación, etc.), y centrarse en sus parámetros de rendimiento de seguridad, porque es relacionados con el equipo y la seguridad personal. También haga que el filtro produzca la mejor supresión del ruido EMI. La estructura de la red y los parámetros del filtro deben seleccionarse de acuerdo con los requisitos del circuito de acceso y el principio de producir el mayor desajuste de impedancia. Para obtener características óptimas de atenuación de ruido electromagnético, el filtro debe montarse correctamente en el equipo electrónico.

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