KāToroidālā aizrīties rūpnīcaun shēmas dizainers Jums jātiek galā ar daudziem trokšņa veidiem: iekšējais troksnis, ārējais troksnis, RF troksnis, līnijas frekvences troksnis utt. Neatkarīgi no tā veida vai avota, troksnis var būt sistēmas veiktspējas ierobežojošs faktors, un tas ir jārisina un jāsamazina. Trokšņa samazināšanas izaicinājums parasti ir atkarīgs no šādiem "Cik daudz pūļu un izmaksu ir nepieciešams?
Pat visuresošajam komutācijas režīma barošanas avotam (SMPS) ir problēmas ar troksni. Sakarā ar efektivitāti un mazo izmēru, šo arhitektūru plaši izmanto lietojumos, ieskaitot LED draiverus un elektroniskos balastus. Diemžēl SMPS vienības ir pakļautas arī diferenciālā režīma (DM) troksnim un kopējā režīma (CM) troksnim, kas abi ir jānobrauc gan veiktspējas, gan normatīvo iemeslu dēļ.
Izprast trokšņa mehānismus un risinājumus
Diferenciālajam režīmam un kopējā režīma troksnim ir atšķirīgi cēloņi un tādējādi dažādi risinājumi. Diferenciālā režīma troksnis ir troksnis, kas tiek veikts uz līnijas un neitrāls pretējos virzienos (1. attēls, pa labi). Pamata DM filtrā tiek izmantots vienas virziena aizrīties (induktors), kas ievietots līnijas ceļā, kā arī kondensators no līnijas uz neitrālu, tādējādi bloķējot troksni, kas izplatās caur sistēmu.
Diferenciālā režīma troksnis rodas no sprieguma svārstībām starp elektropārvades līniju un neitrālo līniju, kas izpaužas kā straumes, kas plūst pretējos virzienos uz abām līnijām (piemēram, pārslēgšanas pārejas laikā pārslēgšanas barošanas avotos). No otras puses, parazītiskās kapacitātes savienojuma vai elektromagnētisko traucējumu starp līnijām un zemi rada parastā režīma troksnis, kas abās līnijās plūst vienā virzienā (piemēram, noplūdes strāvas uz zemi, no augstas frekvences pārslēgšanas ierīcēm plūst vienā virzienā elektromagnētiski traucējumi. To spektrālais sadalījums atšķiras: diferenciālā režīma troksnis ir koncentrēts galvenokārt zemas frekvences diapazonā (piemēram, pārslēgšanās frekvences un to harmonikas), savukārt kopējā režīma troksnis parasti rodas augstfrekvences diapazonā (piemēram, MHz līmenis).
Tradicionālo apspiešanas risinājumu ierobežojumi
Diskrēto filtru sarežģītība: Tradicionālajām metodēm ir nepieciešami atsevišķi dizaini diferenciālā režīma induktoriem (vienreizēja vēja) un parastā režīma induktoriem (dubultā vēja), apvienojumā ar X-kapacītājiem (visa līnija kondensatori) un Y-apvalkiem (līnijas-zemes kondensatori), lai izveidotu LC filtra tīklu. Tas ne tikai aizņem PCB apgabalu, bet arī palielina izmaksu un uzticamības riskus, pateicoties lielajam komponentu skaitam.
Galvenie savienojuma jautājumi: Diskrētos dizainos diferenciālā režīma induktora magnētiskā plūsma var traucēt kopējā režīma induktoru, īpaši kompaktajos izkārtojumos, izraisot noārdītu filtra veiktspēju.
Integrēta dizaina struktūra un darbības princips divkāršās funkcijas
Divfunkciju aizkari izmanto kodolu koplietošanas tehnoloģiju, projektējot divus tinumu komplektus uz tā paša magnētiskā serdeņa: viens diferenciālā režīma induktoram (vienreizējs), bet otrs-parastajam režīma induktoram (dubultā linka). Optimizējot tinumu pagriezienu un pamatmateriāla (piemēram, augstas caurlaidības ferīta) skaitu, vienā komponentā tiek panākta vienlaicīga abu trokšņa režīmu nomākšana. Piemēram:
Diferenciālā režīma ceļš: vienreizējs induktors ir savienots ar sērijām līnijā, lai nomāktu diferenciālā režīma straumju augstfrekvences komponentus.
Parastā režīma ceļš: dubultā vējīgais induktors bloķē kopējā režīma straumju plūsmu caur magnētiskās plūsmas atcelšanas principu.
Veiktspējas priekšrocības
Kosmosa un izmaksu optimizācija: integrētais dizains samazina PCB apgabala nodarbošanos par 30% -50% un vienkāršo materiālu rēķinu (BOM).
Paaugstināta augstfrekvences nomākuma spēja: optimizējot galvenā materiāla (piemēram, nanokristāliskā sakausējuma) frekvences reakciju, plašāku frekvences diapazonu (tipiskais diapazons: 150kHz -30 MHz) var segt, atbilst EMC standartiem, piemēram, CISPR 32.
Uzlabota termiskā pārvaldība: koplietotie serdeņi samazina termisko pretestību, padarot tos piemērotus lieljaudas blīvuma scenārijos (piemēram, elektrisko transportlīdzekļu uzlādes moduļos).
Pieteikšanās gadījumi un izmērītie dati
LED draivera barošanas gadījuma korpuss
100W LED draiverī, aizstājot tradicionālos diskrētos filtrus ar divkāršu funkciju aizkari, radās:
Veiktā trokšņa samazināšana: diferenciālā režīma trokšņa vājināšanās sasniedza 40dB@1MHz, un parastā režīma trokšņa vājināšanās sasniedza 35DB@5MHz (atbilstot FCC 15 B klases ierobežojumiem).
Efektivitātes uzlabošana: kopējā efektivitāte palielinājās par 0. 8% samazinātu pamata zudumu dēļ.
Tehniskās evolūcijas virzieni
Adaptation to wide-bandgap semiconductors: In response to the high switching frequencies (>1MHz) tiek izstrādāti GAN/SIC ierīču, īpaši augstas frekvences reakcijas integrētie aizkari (piemēram, plānas filmas magnētiski materiāli).
Saprātīga filtrēšana: strāvas sensoru un regulējamu induktoru integrēšana dinamiskai trokšņa slāpēšanai (piemēram, adaptīvā filtrēšana, pamatojoties uz AI algoritmiem).
Secinājums
Divfunkciju aizraušanās, izmantojot strukturālas inovācijas un materiālu optimizāciju, pievēršas tradicionālo EMI filtru liela izmēra, augsto izmaksu un dizaina sarežģītības jautājumiem, kas īpaši piemēroti kosmosa ierobežotām augstas blīvuma energosistēmām (piemēram, 5G bāzes stacijām un jaunai enerģijas transportlīdzekļu elektronikai). Nākotnē, izplatoties trešās paaudzes pusvadītāju tehnoloģijai, šādi integrētie komponenti kļūs par galvenajām ierīcēm efektīvai trokšņa pārvaldībai.