Elektrostatinis perjungimo maitinimo adapterių ekranas

Viena iš sudėtingiausių perjungiamųjų maitinimo adapterių projektavimo specifikacijų yra bendrojo režimo laidumo RFI (radijo dažnio trukdžių) srovės sumažinimas iki priimtino lygio. Šį laidų triukšmą daugiausia sukelia parazitinė statinė elektra ir elektromagnetinė jungtis tarp galios perjungimo komponentų ir įžeminimo plokštės. Įžeminimo plokštę gali sudaryti važiuoklė, korpusas arba įžeminimo laidas, atsižvelgiant į elektroninės įrangos tipą.

 

Perjungiamųjų maitinimo adapterių projektuotojai turėtų nuodugniai peržiūrėti visą išdėstymą, nustatyti sritis, kuriose gali kilti tokių problemų, ir projektavimo etape įgyvendinti atitinkamas ekranavimo priemones. Vėlesniuose etapuose dažnai sunku ištaisyti netinkamą RFI dizainą.

 

Daugelyje programų elektrostatinis ekranas yra būtinas visur, kur aukšto dažnio aukštos įtampos perjungimo bangos formos gali būti talpos sužeminėmis plokštumomis ar antrine išėjimu. Tai ypač svarbu, kai perjungimo galios tranzistoriai ir lygintuvo diodai montuojami ant šilumos kriauklių, kurios liečiasi su pagrindine važiuokle. Be to, magnetiniai laukai ir talpinė jungtis gali sukelti triukšmą komponentams ar linijoms, turinčioms dideles perjungimo impulsų sroves. Potencialios probleminės sritys apima išvesties lygintuvą, išėjimo kondensatorių, pritvirtintą prie važiuoklės, ir talpinė jungtis tarp pagrindinio, pagrindinio perjungimo transformatoriaus pirminio, antrinio ir šerdies, taip pat kitų pavaros ar valdymo transformatorių.

 

Kai komponentai montuojami ant šilumos kriauklių, termiškai sujungtų su važiuokle, nepageidaujamą talpinį ryšį galima sumažinti pastačius elektrostatinį ekraną tarp trukdančio komponento ir šilumos kriauklės. Šis skydas, paprastai pagamintas iš vario, turi būti izoliuotas ir nuo šilumos kriauklės, ir nuo komponento (pvz., tranzistoriaus arba diodo). Jis blokuoja talpiai sujungtas kintamosios srovės sroves, kurios vėliau nukreipiamos į patogų atskaitos tašką įvesties grandinėje. Pirminiams komponentams šis atskaitos taškas paprastai yra bendras neigiamas nuolatinės srovės maitinimo linijos gnybtas, esantis šalia perjungimo įrenginio. Antrinių komponentų atskaitos taškas paprastai yra bendras gnybtas, kuriame srovė teka atgal į transformatoriaus antrinę pusę.

 

Pirminis perjungimo galios tranzistorius generuoja aukštos įtampos, aukšto dažnio perjungimo impulsų bangas. Neturint tinkamo ekranavimo tarp tranzistoriaus korpuso ir važiuoklės, per talpą tarp jų gali susijungti didelės triukšmo srovės. Vario ekranas, įdėtas į grandinę, per talpą įleidžia bet kokią didelę srovę į šilumos kriaukle. Šilumnešis savo ruožtu palaiko santykinai mažą aukšto dažnio kintamosios srovės įtampą, susijusią su važiuokle arba įžeminimo plokšte. Projektuotojai turėtų nustatyti panašias problemines sritis ir, jei reikia, pritaikyti ekranavimą.

 

Siekiant užkirsti kelią RF srovėms tekėti tarp pirminės ir antrinės apvijos arba tarp pirminio ir įžeminto apsauginio ekrano, pagrindiniai perjungimo transformatoriai paprastai turi elektrostatinį RFI ekraną bent jau pirminėje apvijoje. Kai kuriais atvejais gali prireikti papildomo apsauginio skydo tarp pirminės ir antrinės apvijų. Elektrostatiniai RFI ekranai skiriasi nuo apsauginių ekranų savo konstrukcija, vieta ir jungtimi. Saugos standartai reikalauja, kad apsauginis skydas būtų prijungtas prie įžeminimo plokštės arba važiuoklės, o RFI ekranas paprastai yra prijungtas prie įvesties arba išvesties grandinės. EMI skydai ir gnybtų blokai, pagaminti iš plonų vario lakštų, teka tik mažas sroves. Tačiau saugumo sumetimais apsauginis skydas turi atlaikyti bent tris kartus didesnę nei maitinimo saugiklio vardinė srovė.

 

Perjungimo perjungimo galios transformatoriuose RFI skydas dedamas arti pirminių ir antrinių apvijų, o apsauginis skydas yra tarp RFI skydų. Jei nereikia antrinio RFI skydo, apsauginis skydas yra išdėstytas tarp pirminio RFI skydo ir jokių išvesties apvijų. Norėdami užtikrinti tinkamą izoliaciją, pirminis RFI skydas dažnai yra DC izoliuotas iš įvesties elektros linijos per serijos kondensatorių, paprastai vertinamas ties 0. 01 μf.

 

Antrinis RFI ekranas naudojamas tik tada, kai reikalingas maksimalus triukšmo slopinimas arba kai išėjimo įtampa yra aukšta. Šis skydas jungiasi prie bendro išvesties linijos gnybto. Transformatoriaus ekranavimas turėtų būti naudojamas saikingai, nes jis padidina komponentų aukštį ir apvijų matmenis, todėl padidėja nuotėkio induktyvumas ir pablogėja veikimas.

 

 

Aukšto dažnio ekrano kilpos srovės gali būti reikšmingos perjungimo pereinamųjų procesų metu. Kad transformatoriui normaliai eksploatuojant nebūtų prijungta prie antrinės pusės, ekrano prijungimo taškas turi būti jo centre, o ne kraštuose. Šis išdėstymas užtikrina, kad talpiai sujungtos ekrano kilpos srovės tekėtų priešingomis kryptimis kiekvienoje ekrano pusėje, pašalinant indukcinio sujungimo efektus. Be to, skydo galai turi būti izoliuoti vienas nuo kito, kad nesusidarytų uždara kilpa.

 

Aukštos įtampos išėjimams RFI ekranas gali būti įrengtas tarp išėjimo lygintuvo diodų ir jų šilumos kriauklių. Esant žemai antrinei įtampai, pvz., 12 V ar žemesnei, antrinių transformatorių RFI ekranai ir lygintuvo ekranai paprastai yra nereikalingi. Tokiais atvejais, įdėjus išėjimo filtro droselį į grandinę, diodo aušintuvas gali būti izoliuotas nuo RF įtampos, todėl nereikia ekranuoti. Jei diodų ir tranzistorių aušintuvai yra visiškai izoliuoti nuo važiuoklės (pvz., sumontuoti ant PCB), elektrostatinis ekranavimas dažnai yra nereikalingas.

 

Ferito grįžtamieji transformatoriai ir aukšto dažnio induktoriai dažnai turi didelius oro tarpus magnetiniame kelyje, kad būtų galima valdyti induktyvumą arba užkirsti kelią prisotinimui. Šie oro tarpai gali sukaupti daug energijos ir spinduliuoti elektromagnetinius laukus (EMI), nebent jie yra tinkamai ekranuoti. Ši spinduliuotė gali trikdyti perjungimo maitinimo adapterį arba netoliese esančią įrangą ir gali viršyti spinduliuojamo EMI standartus.

 

EMI spinduliuotė iš oro tarpų yra didžiausia, kai išorinė šerdis yra panaikinta arba kai tarp polių tolygiai pasiskirsto tarpai. Koncentruojant oro tarpą viduriniame poliuje, radiacija gali sumažinti 6 ar daugiau dB. Tolesnis mažinimas yra įmanomas visiškai uždariu puodų šerdį, kuris sutelkia tarpą viduriniame stulpyje, nors puodų šerdys retai naudojamos neprisijungus nuo atstumo reikalavimų esant didesnei įtampai.

 

Gyslėms su tarpais aplink perimetro polius, transformatorių supantis varinis skydas gali žymiai susilpninti spinduliuotę. Šis skydas turi sudaryti uždarą kilpą aplink transformatorių, orientuotą į oro tarpą, ir sudaryti apie 3 0 % apvijos ritės pločio. Siekiant maksimaliai padidinti efektyvumą, vario storis turi būti bent 0,01 colio.

 

Nors ekranas yra efektyvus, jis įveda sūkurinius dabartinius nuostolius, sumažindamas bendrą efektyvumą. Periferinių oro tarpų skydo nuostoliai gali pasiekti 1% įrenginio įvertintos išėjimo galios. Vidurinių polių tarpai, priešingai, sukelia minimalius skydo nuostolius, tačiau vis tiek sumažina efektyvumą dėl padidėjusių apvijų nuostolių. Todėl ekraną reikia naudoti tik prireikus. Daugeliu atvejų užtenka elektros energijos tiekimo ar įtaiso metaliniame korpuse, kad atitiktų EMI standartus. Tačiau vaizdo rodymo terminalo įrenginiuose dažnai reikalingas transformatoriaus ekranas, kad būtų išvengta elektromagnetinio trukdžių CRT elektronų pluošto.

 

Papildomą šilumą, gautą vario skyde, galima išsklaidyti per šilumos kriauklę arba nukreipti į važiuoklę, kad būtų išlaikytas operatyvinis stabilumas.