ในฐานะซัพพลายเออร์ของตัวแปลง DCDC ที่จัดเก็บข้อมูล Eenergy ฉันเข้าใจบทบาทที่สำคัญอุปกรณ์เหล่านี้เล่นในระบบจัดเก็บพลังงานที่ทันสมัย สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) เป็นความท้าทายที่พบบ่อยในตัวแปลง DCDC ซึ่งสามารถลดประสิทธิภาพของตัวแปลงและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ในบริเวณใกล้เคียง ในโพสต์บล็อกนี้ฉันจะแบ่งปันกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพเพื่อลด EMI ของตัวแปลงการจัดเก็บพลังงาน DCDC
ทำความเข้าใจ EMI ในตัวแปลง DCDC ที่เก็บพลังงาน
EMI ในตัวแปลง DCDC ส่วนใหญ่เกิดจากการใช้งานการสลับความถี่สูง เมื่อสวิตช์ไฟในตัวแปลง DCDC เปิดและปิดอย่างรวดเร็วมันจะสร้างกระแสไฟฟ้าที่สูงชันและแรงดันไฟฟ้า transients เหล่านี้มีความถี่ที่หลากหลายซึ่งบางส่วนสามารถแผ่กระจายไปในสภาพแวดล้อมโดยรอบหรือคู่ในวงจรอื่น ๆ ผ่านเส้นทางนำไฟฟ้าทำให้เกิดการรบกวน
EMI มีสองประเภทหลัก: EMI ที่ดำเนินการและ Radiated EMI ดำเนินการ EMI เดินทางไปตามสายไฟและสายสัญญาณในขณะที่ EMI ที่แผ่รังสีจะถูกปล่อยออกสู่อากาศเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทั้งสองประเภทสามารถส่งผลกระทบเชิงลบต่อประสิทธิภาพของระบบจัดเก็บพลังงานและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ
กลยุทธ์ในการลด EMI ที่ดำเนินการ
การออกแบบตัวกรอง
หนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการลด EMI ที่ดำเนินการคือการใช้ตัวกรอง ตัวกรองที่ออกแบบมาอย่างดีสามารถลดทอนส่วนประกอบความถี่สูงของเสียงรบกวนที่เกิดจากตัวแปลง DCDC
ตัวกรองอินพุต: ตัวกรองอินพุตถูกวางไว้ที่อินพุตของตัวแปลง DCDC โดยทั่วไปจะประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำบล็อกกระแสไฟฟ้าสูง - ในขณะที่ตัวเก็บประจุให้เส้นทางความต้านทานต่ำสำหรับเสียงรบกวนความถี่สูงถึงพื้นดิน ตัวอย่างเช่นการสำลักโหมดทั่วไปสามารถใช้เพื่อยับยั้งเสียงรบกวนโหมดทั่วไปซึ่งเป็นเสียงที่ปรากฏบนสายไฟทั้งสองที่มีเฟสเดียวกัน ค่าของตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุในตัวกรองอินพุตจะต้องได้รับการคัดเลือกอย่างระมัดระวังตามความถี่ในการทำงานของตัวแปลง DCDC และระดับการลดทอนที่ต้องการ
ตัวกรองเอาต์พุต: คล้ายกับตัวกรองอินพุตตัวกรองเอาต์พุตจะใช้ที่เอาต์พุตของตัวแปลง DCDC ช่วยให้แรงดันเอาต์พุตราบรื่นและลดเสียงรบกวนความถี่สูงที่สามารถส่งไปยังโหลดได้ ตัวกรองเอาท์พุทยังสามารถปรับปรุงความเสถียรของแรงดันเอาต์พุต สำหรับแอพพลิเคชั่นการจัดเก็บพลังงานจะใช้ตัวกรองต่ำ - ผ่านเพื่อให้ส่วนประกอบ DC ของแรงดันเอาต์พุตผ่านในขณะที่ปิดกั้นเสียงรบกวนความถี่สูง
การต่อสายดินและเค้าโครง
การต่อสายดินที่เหมาะสมและเค้าโครง PCB เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการลด EMI ที่ดำเนินการ
การต่อสายดิน: ระบบสายดินที่ดีให้เส้นทางความต้านทานต่ำสำหรับเสียงรบกวนความถี่สูงเพื่อไหลกลับไปยังแหล่งที่มา ในตัวแปลง DCDC ควรแยกพื้นดินและกราวด์สัญญาณเพื่อหลีกเลี่ยงการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างวงจรพลังงานและสัญญาณ ระนาบภาคพื้นดินบน PCB ควรมีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อลดความต้านทานต่อพื้นดิน นอกจากนี้ควรเชื่อมต่อจุดต่อกราวด์ของส่วนประกอบที่แตกต่างกันอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันการวนซ้ำของพื้นดินซึ่งสามารถสร้าง EMI เพิ่มเติมได้
เค้าโครง PCB: เค้าโครงของ PCB สามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพ EMI ของตัวแปลง DCDC อย่างมีนัยสำคัญ ร่องรอยพลังงานควรจะถูกเก็บไว้สั้นและกว้างเพื่อลดการเหนี่ยวนำและความต้านทาน ควรวางส่วนประกอบความถี่สูงเช่นสวิตช์ไฟและตัวเก็บประจุเอาท์พุทควรวางไว้ใกล้กันเพื่อลดพื้นที่ลูป สิ่งนี้จะช่วยลดสนามแม่เหล็กที่เกิดจากลูปกระแสไฟฟ้าสูงซึ่งเป็นแหล่งสำคัญของ EMI ที่แผ่รังสี
กลยุทธ์ในการลด EMI ที่รังสี
การป้องกัน
การป้องกันเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการลด EMI ที่รังสี โล่สามารถใช้ในการปิดตัวแปลง DCDC และป้องกันไม่ให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหลบหนีเข้าไปในสภาพแวดล้อมโดยรอบ
คอกโลหะ: สิ่งที่แนบมาโลหะสามารถทำหน้าที่เป็นโล่ ควรมีการต่อสายดินอย่างเหมาะสมเพื่อให้เส้นทางความต้านทานต่ำสำหรับกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้น ตู้โลหะสามารถทำจากวัสดุเช่นอลูมิเนียมหรือเหล็ก อย่างไรก็ตามสิ่งที่แนบมาควรได้รับการออกแบบมาเพื่อให้การระบายอากาศที่เหมาะสมเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปของตัวแปลง DCDC
เทปป้องกันและปะเก็น: เทปป้องกันสามารถใช้เพื่อครอบคลุมตะเข็บและช่องเปิดในตู้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการป้องกัน ปะเก็นยังสามารถใช้เพื่อให้แน่ใจว่ามีการสัมผัสทางไฟฟ้าที่ดีระหว่างส่วนต่าง ๆ ของสิ่งที่แนบมา
การเพิ่มประสิทธิภาพความถี่สลับ
ความถี่การสลับของตัวแปลง DCDC มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อ EMI ที่รังสี ความถี่การสลับที่สูงขึ้นโดยทั่วไปส่งผลให้ส่วนประกอบเสียงรบกวนความถี่สูงขึ้นซึ่งมีแนวโน้มที่จะแผ่ออกไป
การปรับความถี่: โดยการปรับความถี่การสลับพลังงานของเสียงรบกวนความถี่สูงสามารถแพร่กระจายไปทั่วช่วงความถี่ที่กว้างขึ้น สิ่งนี้จะช่วยลดแอมพลิจูดสูงสุดของ EMI ที่รังสี ตัวอย่างเช่นเทคนิคการปรับความถี่แบบสุ่มสามารถใช้งานได้ซึ่งความถี่การสลับจะเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มภายในช่วงที่กำหนด สิ่งนี้ทำให้ EMI ที่แผ่รังสียากขึ้นเพื่อแทรกแซงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ
การเลือกส่วนประกอบ
การเลือกส่วนประกอบในตัวแปลง DCDC สามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของ EMI
สวิตช์ไฟ
สวิตช์พลังงานเช่น MOSFETS หรือ IGBTS เป็นแหล่งหลักของเสียงรบกวนความถี่สูงในตัวแปลง DCDC การเลือกสวิตช์ไฟที่มีการสูญเสียการสลับต่ำและเวลาสลับอย่างรวดเร็วสามารถลดเสียงรบกวนความถี่สูงได้ นอกจากนี้สวิตช์พลังงานบางอย่างได้สร้างขึ้น - ในคุณสมบัติเพื่อลด EMI เช่นการใช้เทคนิคการสลับนุ่ม
ตัวเก็บประจุ
ตัวเก็บประจุใช้ในตัวกรองอินพุตและเอาต์พุตของตัวแปลง DCDC ประเภทและค่าของตัวเก็บประจุสามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของ EMI ตัวอย่างเช่นตัวเก็บประจุเซรามิกมักจะใช้สำหรับการกรองความถี่สูงเนื่องจากความต้านทานซีรีย์ที่เทียบเท่ากันต่ำ (ESR) และลักษณะความถี่สูง อย่างไรก็ตามค่าความจุจะต้องได้รับการคัดเลือกอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าให้เอฟเฟกต์การกรองที่ต้องการโดยไม่ทำให้เกิดความไม่แน่นอนในวงจร
บทสรุป
การลด EMI ของตัวแปลงการจัดเก็บพลังงาน DCDC เป็นงานที่ซับซ้อน แต่จำเป็น ด้วยการใช้กลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพเช่นการออกแบบตัวกรองการต่อสายดินและเค้าโครงที่เหมาะสมการป้องกันการเพิ่มประสิทธิภาพความถี่การสลับและการเลือกส่วนประกอบอย่างระมัดระวังเราสามารถลด EMI ที่ดำเนินการและแผ่ออกมาได้อย่างมีนัยสำคัญ
เป็นซัพพลายเออร์ของEenergy Storage DCDCตัวแปลงเรามุ่งมั่นที่จะจัดหาผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูงด้วยระดับ EMI ต่ำ ของเราแหล่งจ่ายไฟ DCDCและตัวแปลง DCDC สำหรับการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้รับการออกแบบด้วยเทคนิคการลด EMI ขั้นสูงเพื่อตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของแอปพลิเคชันต่างๆ
หากคุณมีความสนใจในผลิตภัณฑ์ของเราหรือมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับการลด EMI ในตัวแปลง DCDC โปรดติดต่อเราเพื่อรับการจัดซื้อและการอภิปรายทางเทคนิคเพิ่มเติม
การอ้างอิง
- Mohan, N. , UNDELAND, TM, & Robbins, WP (2002) Power Electronics: ตัวแปลงแอปพลิเคชันและการออกแบบ ไวลีย์
- OTT, HW (2009) เทคนิคการลดเสียงรบกวนในระบบอิเล็กทรอนิกส์ Wiley - Interscience