Podrobná analýza měření EMI testovacího přijímače

1. Úvod
S rychlým rozvojem moderní vědy a techniky se stále více využívá elektronika, výkonová elektronika a elektrická zařízení. Širokospektrální elektromagnetické signály s vysokou hustotou, které generují během provozu, vyplňují celý prostor a tvoří složité elektromagnetické prostředí. Složité elektromagnetické prostředí vyžaduje, aby elektronické vybavení a napájecí zdroje měly vyšší elektromagnetickou kompatibilitu. Proto technologie potlačování elektromagnetické rušení je věnována stále větší pozornost. Uzemnění, stínění a filtrování jsou tři hlavní opatření k potlačení elektromagnetické rušení. Dále jsou uvedeny především EMI filtry používané v napájecích zdrojích, jejich základní principy a správné způsoby použití.

2. Úloha odrušovacích filtrů v napájecích zařízeních
Napájení elektronických zařízení, jako je střídavá síť 220 V/50 Hz nebo generátor střídavého proudu 115 V/400 Hz, má různé EMI šumy, mezi které patří umělé zdroje EMI rušení, jako jsou rádiové emise z různých radarových, navigačních, komunikačních a dalších zařízení. Signály, které budou indukovat elektromagnetické rušení signály na elektrických vedeních a spojovacích kabelech elektronických zařízení, elektrických točivých strojů a zapalovacích systémů, které budou generovat přechodné procesy a vyzařované rušení v obvodech indukční zátěže; a přirozené zdroje rušení, jako je blesk Fenomén výboje a nebeský elektrický rušivý šum ve vesmíru, první má krátké trvání, ale velkou energii, a druhý má široký frekvenční rozsah. Kromě toho samotné komponenty elektronických obvodů budou při své práci generovat tepelný šum.

Tyto elektromagnetické rušení hluk, prostřednictvím vazby záření a vedení, může ovlivnit normální provoz různých elektronických zařízení pracujících v tomto prostředí.

Zdrojem jsou také všechny druhy regulovaného napájení elektromagnetické rušení. V lineárně regulovaném napájecím zdroji může také způsobit jednosměrný pulzující proud vytvořený usměrněním elektromagnetické rušení; spínaný napájecí zdroj má výhody malé velikosti a vysoké účinnosti a je stále více používán v moderních elektronických zařízeních, ale protože se používá při konverzi energie, když je ve spínacím stavu, je silným zdrojem EMI šumu, a šum EMI, který produkuje, má široký frekvenční rozsah a vysokou intenzitu. Tyto elektromagnetické rušení hluk také znečišťuje elektromagnetické prostředí zářením a vedením, čímž ovlivňuje normální provoz jiných elektronických zařízení.

U elektronických zařízení, kdy EMI šum ovlivňuje analogové obvody, poměr signálu k šumu přenosu signálu se zhorší a ve vážných případech bude signál, který má být přenášen, zahlcen šumem EMI a nelze jej zpracovat. Když EMI šum ovlivňuje digitální obvody, může způsobit chyby v logických vztazích, což vede k chybným výsledkům.

Pro napájecí zařízení kromě obvodu pro přeměnu výkonu existují budicí obvody, řídicí obvody, ochranné obvody, obvody detekce vstupní a výstupní úrovně atd. a tyto obvody jsou poměrně složité. Tyto obvody se skládají převážně z univerzálních nebo speciálních integrovaných obvodů. Pokud dojde k poruše v důsledku elektromagnetického rušení, napájení přestane fungovat, což způsobí, že elektronické zařízení nebude fungovat normálně. Filtr síťového šumu může účinně zabránit poruše napájecího zdroje v důsledku externího napájení rušení elektromagnetickým šumem.

Kromě toho část EMI šum vstupující ze vstupního konce napájecího zdroje se může objevit na výstupním konci napájecího zdroje a bude generovat indukované napětí v zátěžovém obvodu napájecího zdroje, což se stává důvodem pro poruchu obvodu nebo rušení přenosového signálu v okruhu. Těmto problémům lze také předejít pomocí filtrů šumu.

LISUN Systém přijímače EMI pro testování vedení záření EMI (elektromagnetické rušení) nebo řízených emisí. The EMI-9KB Přijímač EMI je vyroben konstrukcí s úplným uzávěrem a silným elektrovodivým materiálem, který má vysoký stínící účinek. Vzhledem k nové technologii pro Testovací systém EMI, vyřešil problém s vlastním EMI přístroje. Výsledky testu jsou podle mezinárodního formátu zkušební zprávy. Testovací systém EMI EMI-9KB plně se setká CISPR15:2018, CISPR16-1, GB17743, FCC, EN55015  a EN55022.

Role šumových filtrů v napájecích zařízeních je následující:
(1) Zabraňte tomu, aby vnější elektromagnetický šum rušil činnost řídicího obvodu samotného napájecího zařízení;
(2) Zabraňte tomu, aby vnější elektromagnetický šum rušil práci zátěže napájecího zdroje;
(3) Potlačit EMI generované samotným napájecím zdrojem;
(4) Potlačit EMI generované jiným zařízením a šířené napájecím zdrojem.

Když samotný spínaný zdroj funguje a elektronické zařízení je ve spínacím stavu, objeví se na vstupním konci napájecího zařízení koncový šum, který má za následek rušení vyzařováním a vedením a také vstoupí do střídavého napájení, aby rušil jiná elektronická zařízení, proto je třeba přijmout účinná opatření k jeho potlačení. . Elektromagnetické stínění je nejlepší způsob, jak potlačit vyzařované rušení EMI hluk. Z hlediska potlačení vedeného rušení EMI šumu je použití EMI filtry jsou velmi účinným prostředkem a samozřejmě by měla být použita dobrá uzemňovací opatření.

Různé země ve světě zavedly přísná pravidla pro omezení elektromagnetického šumu, například Spojené státy mají FCC, Německo má FTZ, VDE a další normy. Pokud elektronické zařízení nesplňuje pravidla pro omezení hluku, nelze výrobek prodávat a používat.

Z výše uvedených důvodů je nutné navrhnout a použít síťový odrušovací filtr, který splňuje požadavky v napájecím zařízení.

3. Typy EMI šumu a filtrů
Existují dva typy EMI šumu na vstupních vodičích napájecího zdroje: šum v běžném režimu a šum v diferenciálním režimu, jak je znázorněno na obrázku 1. Šum EMI mezi vstupním vedením střídavého proudu a zemí se nazývá jeho šum v běžném režimu. Lze jej považovat za rušivý signál se stejným potenciálem a stejnou fází přenášený na vstupní lince střídavého proudu, to znamená napětí V1 a V2 na obrázku 1. Šum EMI existující mezi vstupními vodiči střídavého proudu se nazývá šum diferenciálního režimu. což lze považovat za rušivý signál s fázovým rozdílem 180° vysílaný ve vstupním střídavém vedení, konkrétně napětí V3 na obrázku 1. Společný šum je rušivý proud tekoucí do země ze vstupního střídavého vedení a diferenciální režim šum je rušivý proud protékající mezi vstupními vedeními střídavého proudu. Vedený EMI šum na libovolném napájecím vedení může být reprezentován šumem společného režimu a diferenciálního režimu a tyto dva šumy EMI lze považovat za nezávislé zdroje EMI, které lze potlačit samostatně.

Při přijímání opatření k potlačení elektromagnetického rušivého šumu by mělo být hlavním hlediskem potlačit šum společného režimu, protože šum společného režimu zaujímá hlavní část v celé frekvenční doméně, zejména ve vysokofrekvenční doméně, a šum diferenciálního režimu tvoří velkou část. v nízkofrekvenční doméně, takže by měl být založen na Tato charakteristika EMI šumu se používá k výběru vhodného EMI filtru.

Odrušovací filtry pro napájecí zdroje lze rozdělit podle tvaru na integrované a diskrétní typy. Integrovaným typem je zapouzdření indukční cívky, kondenzátoru atd. do kovového nebo plastového pouzdra; diskrétním typem je instalace indukční cívky, kondenzátoru atd. na desku s plošnými spoji pro vytvoření filtru pro potlačení šumu. Jakou formu použít, závisí na ceně, vlastnostech, instalačním prostoru atd. Integrovaný typ má vysokou cenu, dobré vlastnosti a flexibilní instalaci; diskrétní typ má nižší cenu, ale stínění není dobré a může být volně distribuováno na desce s plošnými spoji.

4. Základní struktura šumového filtru
Napájecí EMI šumový filtr je pasivní dolnopropustný filtr, který přenáší střídavý proud do napájecího zdroje bez útlumu a výrazně tlumí EMI šum vnášený střídavým proudem. Vstupují do AC sítě a ruší ostatní elektronická zařízení.

Základní struktura jednofázového síťového filtru šumu AC je znázorněna na obrázku 2. Jedná se o čtyřterminálovou pasivní síť složenou z centralizovaných komponentů parametrů. Hlavními použitými součástmi jsou součinné indukční cívky L1, L2, diferenciální indukční cívky L3, L4, součinné kondenzátory CY1, CY2 a diferenciální kondenzátory CX. Pokud je tato filtrační síť umístěna na vstupním konci napájecího zdroje, L1 a CY1 a L2 a CY2 v tomto pořadí tvoří dolnopropustný filtr mezi dvěma páry nezávislých portů na vstupní lince střídavého proudu, který může zeslabit běžné rušení existující na AC vstupní linka. hluk, který jim brání ve vstupu do napájecího zdroje. Společná indukční cívka se používá k utlumení součinného šumu na vstupním střídavém vedení. L1 a L2 jsou obecně navinuty se stejným počtem závitů ve stejném směru na feritovém jádru uzavřeného magnetického obvodu. Magnetické toky generované střídavými proudy ve dvou cívkách se navzájem ruší, takže magnetická jádra nenasycují magnetické toky a hodnoty indukčnosti dvou cívek jsou větší a zůstávají nezměněny ve stavu společného režimu.

Diferenciální indukční cívky L3, L4 a diferenciální kondenzátor CX tvoří dolnopropustný filtr mezi nezávislými porty AC vstupní linky, který se používá k potlačení rušivého šumu diferenciálního režimu na AC vstupní lince a zabraňuje napájení. zařízení, aby jím nebylo rušeno.

Filtr šumu napájecího zdroje zobrazený na obrázku 2 je pasivní síť s obousměrným potlačením. Vložení mezi síť střídavého proudu a napájecí zdroj je ekvivalentní přidání blokovací bariéry mezi šum EMI těchto dvou. Takový jednoduchý pasivní filtr funguje jako obousměrné potlačení šumu, takže jej lze použít v různých elektronických zařízeních. byl široce používán.

5. Hlavní principy návrhu šumových filtrů
Magnetická jádra používaná v indukčních cívkách se společným režimem jsou toroidní, ve tvaru E a ve tvaru U. Materiál je obecně ferit. Toroidní jádro je vhodné pro velký proud a malou indukčnost. Jeho magnetický obvod je delší než ve tvaru E a U a není zde žádná mezera. , lze získat větší indukčnost s menším počtem závitů a díky těmto charakteristikám má lepší frekvenční charakteristiky. Svodový tok cívky magnetického jádra ve tvaru E je malý, takže když únikový magnetický tok indukčnosti může ovlivnit jiné obvody nebo jiné obvody mají magnetickou vazbu s indukčností v běžném režimu a nelze dosáhnout požadovaného účinku zeslabení hluku, Je třeba zvážit magnetické jádro ve tvaru E. indukčnost v běžném režimu.

Indukční cívky s diferenciálním režimem obecně používají magnetická jádra lisovaná z kovu. Vzhledem k nízkému frekvenčnímu rozsahu práškově lisovaných magnetických jader, od desítek kHz do několika MHz, jsou jeho stejnosměrné překryvné charakteristiky dobré a indukčnost výrazně neklesne v aplikacích s vysokým proudem. Nejlépe se hodí pro induktory v diferenciálním režimu.

Na obrázku 2 používá odrušovací filtr napájecího zdroje dva druhy kondenzátorů, CX, CY1 a CY2. Mají různé funkce ve filtru a mají různé požadavky na úroveň bezpečnosti, takže jejich výkonové parametry přímo souvisí s bezpečnostním výkonem filtru.

Diferenciální kondenzátor CX je připojen k oběma koncům vstupního AC vedení. Kromě jmenovitého střídavého napětí bude také superponovat různá špičková napětí EMI, která existují mezi vstupními střídavými linkami. Proto jsou výkonové požadavky na výdržné napětí a přechodové špičkové napětí kondenzátoru poměrně vysoké a zároveň je požadováno, aby po poruše kondenzátoru nemohl být ohrožen následný obvod a bezpečnost osob. Bezpečnostní úrovně kondenzátorů CX jsou rozděleny do dvou kategorií: X1 a X2. Typ X1 je vhodný pro všeobecné příležitosti a typ X2 je vhodný pro aplikace, kde se vyskytuje vysoké šumové špičkové napětí.

Společný režim kondenzátoru CY je zapojen mezi vstupní vedení střídavého proudu a kostru. Požaduje se, aby měly dostatečnou bezpečnostní rezervu z hlediska elektrických a mechanických vlastností. V případě poruchy a zkratu bude podvozek zařízení nebezpečný. Pokud selže izolace nebo zemnící ochrana zařízení, může obsluha utrpět úraz elektrickým proudem a dokonce ohrozit osobní bezpečnost. Proto by měla být kapacita kondenzátoru CY omezena tak, aby svodový proud pod napětím jmenovité frekvence byl menší než bezpečná hodnota specifikace. Kromě toho je také požadováno, aby měl dostatečné výdržné napětí a přechodovou rezervu vysokého špičkového napětí a v případě průrazu napětí by měl být ve stavu otevřeného obvodu, aby se kryt zařízení nenabíjel.

Stručně řečeno, při navrhování a výběru síťových odrušovacích filtrů je třeba nejprve zvážit bezpečnostní výkon použitých induktorů a kondenzátorů, protože pracují v prostředí vysokého napětí, vysokého proudu a drsného elektromagnetického rušení. U indukční cívky je třeba věnovat pozornost jejímu magnetickému jádru, materiálu vinutí, izolačnímu materiálu a izolační vzdálenosti, nárůstu teploty cívky atd. U kondenzátorů by měl být upřednostněn typ kapacity, výdržné napětí, úroveň bezpečnosti, kapacita, svodový proud atd. a zvláště se vyžaduje výběr produktů, které prošly bezpečnostní certifikací mezinárodních bezpečnostních agentur.

4) Abych to shrnul, při použití filtru šumu napájecího zdroje je třeba věnovat pozornost následujícím bodům:
A. Filtr by měl být instalován co nejblíže ke vstupu střídavého proudu do zařízení a přívod střídavého proudu bez filtru by měl být v zařízení co nejkratší;
b. Vývody kondenzátoru ve filtru by měly být co nejkratší, aby se předešlo rezonanci indukční a kapacitní reaktance vývodu při nižších frekvencích;
C. Zemnicím vodičem filtru protéká velký proud, který bude generovat elektromagnetické záření. Filtr by měl být dobře stíněný a uzemněný;
d. Vstupní vedení a výstupní vedení filtru nelze spojit dohromady. Při zapojování se snažte zvětšit vzdálenost mezi nimi, aby se zmenšila vazba mezi nimi. Lze přidat přepážku nebo stínící vrstvu.

6. závěr
Design a výběr elektromagnetické rušení filtry jsou založeny hlavně na charakteristikách rušení šumu a požadavcích na elektromagnetickou kompatibilitu systému, na základě pochopení frekvenčního rozsahu elektromagnetické rušení a odhadování přibližné velikosti interference. Nejprve je nutné porozumět prostředí použití filtru (použití napětí, zátěžového proudu, okolní teploty a vlhkosti, vibrací, způsobu a umístění instalace atd.) a zaměřit se na jeho bezpečnostní parametry, protože je související s vybavením a osobní bezpečností. Filtr také zajišťuje nejlepší potlačení šumu EMI. Struktura sítě a parametry filtru by měly být zvoleny podle požadavků přístupového obvodu a principu vytváření největšího impedančního nesouladu. Pro optimální charakteristiku útlumu elektromagnetického šumu by měl být filtr správně namontován na elektronické zařízení.

Lisun Instruments Limited byl nalezen LISUN GROUP v 2003. LISUN systém jakosti je přísně certifikován podle ISO9001:2015. Jako členství v CIE LISUN produkty jsou navrženy na základě CIE, IEC a dalších mezinárodních nebo národních norem. Všechny produkty prošly certifikátem CE a byly ověřeny laboratoří třetí strany.

Naše hlavní produkty jsou Goniofotometr, Integrace koule, Spektroradiometr, Generátor přepětí, Simulátorové zbraně ESD, Přijímač EMI, Testovací zařízení EMC, Elektrický bezpečnostní tester, Environmentální komora, teplotní komora, Klimatická komora, Tepelná komora, Test na solný postřik, Zkušební komora na prach, Vodotěsný test, Test RoHS (EDXRF), Test žárového drátu  a  Test s plamenem jehly.

Pokud potřebujete podporu, neváhejte nás kontaktovat.
Technické oddělení:  Service@Lisungroup.com , Cell / WhatsApp: +8615317907381
Obchodní oddělení:  Sales@Lisungroup.com , Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tagy:EMI-9KA , EMI-9KB