Une analyse détaillée de la mesure du récepteur de test EMI

1. Introduction
Avec le développement rapide de la science et de la technologie modernes, l'électronique, l'électronique de puissance et les équipements électriques sont de plus en plus utilisés. Les signaux électromagnétiques à haute densité et à large spectre qu'ils génèrent pendant le fonctionnement remplissent tout l'espace, formant un environnement électromagnétique complexe. L'environnement électromagnétique complexe nécessite que les équipements électroniques et les alimentations aient une compatibilité électromagnétique plus élevée. Par conséquent, la technologie de suppression interférence électromagnétique fait l'objet de plus en plus d'attention. La mise à la terre, le blindage et le filtrage sont les trois mesures principales pour supprimer interférence électromagnétique. Ce qui suit présente principalement les filtres EMI utilisés dans les alimentations, leurs principes de base et les méthodes d'application correctes.

2. Le rôle des filtres antiparasites dans les équipements d'alimentation
L'alimentation électrique des équipements électroniques, tels que le réseau électrique 220V/50Hz AC ou le générateur 115V/400Hz AC, présente divers bruits EMI, parmi lesquels des sources d'interférence EMI artificielles, telles que les émissions radio de divers équipements radar, de navigation, de communication et autres. Des signaux qui induiront interférence électromagnétique les signaux sur les lignes électriques et les câbles de connexion des équipements électroniques, des machines électriques tournantes et des systèmes d'allumage, qui généreront des processus transitoires et des interférences de bruit rayonné dans les circuits de charge inductive ; et sources naturelles d'interférences, telles que la foudre Le phénomène de décharge et le bruit d'interférence électrique du ciel dans l'univers, le premier a une courte durée mais une grande énergie, et le second a une large gamme de fréquences. De plus, les composants du circuit électronique eux-mêmes généreront également du bruit thermique lorsqu'ils fonctionneront.

Ces interférence électromagnétique les bruits, par couplage de rayonnement et de conduction, peuvent affecter le fonctionnement normal de divers appareils électroniques fonctionnant dans cet environnement.

Toutes sortes d'alimentation électrique régulée elle-même est également une source de interférence électromagnétique. Dans l'alimentation régulée linéaire, le courant pulsé unidirectionnel formé par redressement peut également provoquer interférence électromagnétique; l'alimentation à découpage présente les avantages d'une petite taille et d'un rendement élevé, et est de plus en plus largement utilisée dans les équipements électroniques modernes, mais comme elle est utilisée dans la conversion de puissance lorsqu'elle est à l'état de commutation, c'est une forte source de bruit EMI, et le bruit EMI qu'il produit a une large gamme de fréquences et une intensité élevée. Ces interférence électromagnétique les bruits polluent également l'environnement électromagnétique par rayonnement et conduction, affectant ainsi le fonctionnement normal d'autres appareils électroniques.

Pour les équipements électroniques, lorsque EMI le bruit affecte les circuits analogiques, le rapport signal sur bruit de la transmission du signal se détériorera et, dans les cas graves, le signal à transmettre sera submergé par le bruit EMI et ne pourra pas être traité. Lorsque EMI le bruit affecte les circuits numériques, il peut provoquer des erreurs dans les relations logiques, conduisant à des résultats erronés.

Pour l'équipement d'alimentation, en plus du circuit de conversion de puissance, il existe des circuits de commande, des circuits de commande, des circuits de protection, des circuits de détection de niveau d'entrée et de sortie, etc., et les circuits sont assez complexes. Ces circuits sont principalement composés de circuits intégrés à usage général ou à usage spécial. Lorsqu'un dysfonctionnement se produit en raison d'interférences électromagnétiques, l'alimentation électrique cesse de fonctionner, ce qui empêche l'équipement électronique de fonctionner normalement. Le filtre de bruit de grille peut empêcher efficacement le dysfonctionnement de l'alimentation en raison de interférence de bruit électromagnétique.

De plus, une partie de la EMI le bruit entrant de l'extrémité d'entrée de l'alimentation peut apparaître à l'extrémité de sortie de l'alimentation, et il générera une tension induite dans le circuit de charge de l'alimentation, ce qui devient la raison pour laquelle le circuit fonctionne mal ou interfère avec le signal de transmission dans le circuit. Ces problèmes peuvent également être évités avec des filtres de bruit.

LISUN Système de récepteur EMI pour la conduction des rayonnements EMI (interférences électromagnétiques) ou les tests d'émissions conduites. Le EMI-9KB Le récepteur EMI est produit par une structure de fermeture complète et un matériau électroconducteur solide, qui a un effet de blindage élevé. Grâce à la nouvelle technologie pour le Système de test EMI, cela a résolu le problème d'auto-EMI de l'instrument. Les résultats des tests sont conformes au rapport de test au format international. Le système de test EMI EMI-9KB répond pleinement CISPR15:2018, CISPR16-1, GB17743, FAC, EN55015 et EN55022.

Le rôle des filtres de bruit dans les équipements d'alimentation est le suivant:
(1) empêcher le bruit électromagnétique externe d'interférer avec le travail du circuit de commande de l'équipement d'alimentation lui-même ;
(2) empêcher le bruit électromagnétique externe d'interférer avec le travail de la charge de l'alimentation ;
(3) Supprimez le EMI généré par l'alimentation elle-même ;
(4) Supprimer EMI générées par d'autres équipements et propagées via l'alimentation électrique.

Lorsque l'alimentation à découpage elle-même fonctionne et que l'équipement électronique est dans l'état de commutation, un bruit terminal apparaîtra à l'extrémité d'entrée de l'équipement d'alimentation, entraînant des interférences de rayonnement et de conduction, et entrera également dans le réseau électrique CA pour interférer avec autre équipement électronique, des mesures efficaces doivent donc être prises pour le supprimer. . Le blindage électromagnétique est le meilleur moyen de supprimer les interférences rayonnées de EMI bruit. En termes de suppression des interférences conduites du bruit EMI, l'utilisation de EMI Les filtres sont un moyen très efficace, et bien sûr, de bonnes mesures de mise à la terre doivent être utilisées.

Divers pays dans le monde ont mis en place des règles strictes de limitation du bruit électromagnétique, comme les États-Unis ont FCC, l'Allemagne a FTZ, VDE et d'autres normes. Si l'équipement électronique ne respecte pas les règles de limitation du bruit, le produit ne peut pas être vendu et utilisé.

Pour les raisons ci-dessus, il est nécessaire de concevoir et d'utiliser un filtre de bruit de réseau qui répond aux exigences de l'équipement d'alimentation.

3. Types de bruit EMI et filtres
Il existe deux types de bruit EMI sur les fils d'entrée de l'alimentation : le bruit en mode commun et le bruit en mode différentiel, comme illustré à la Figure 1. Le bruit EMI existant entre le fil d'entrée CA et la terre est appelé son bruit en mode commun. Il peut être considéré comme le signal d'interférence avec le même potentiel et la même phase transmis sur la ligne d'entrée CA, c'est-à-dire les tensions V1 et V2 sur la figure 1. Le bruit EMI existant entre les fils d'entrée CA est appelé bruit de mode différentiel, qui peut être considéré comme un signal d'interférence avec une différence de phase de 180° transmis dans la ligne d'entrée AC, à savoir la tension V3 sur la Figure 1. Le bruit de mode commun est le courant d'interférence circulant dans le sol depuis la ligne d'entrée AC, et le mode différentiel le bruit est le courant d'interférence circulant entre les lignes d'entrée CA. Le bruit EMI conduit sur n'importe quelle ligne d'entrée d'alimentation peut être représenté par un bruit en mode commun et en mode différentiel, et ces deux bruits EMI peuvent être traités comme des sources EMI indépendantes à supprimer séparément.

Lors de la prise de mesures pour supprimer le bruit d'interférence électromagnétique, la principale considération doit être de supprimer le bruit de mode commun, car le bruit de mode commun occupe une part importante dans l'ensemble du domaine de fréquence, en particulier dans le domaine des hautes fréquences, et le bruit de mode différentiel représente une grande proportion dans le domaine des basses fréquences, il doit donc être basé sur Cette caractéristique du bruit EMI est utilisée pour sélectionner un filtre EMI approprié.

Les filtres antiparasites pour alimentations peuvent être divisés en types intégrés et discrets en fonction de leurs formes. Le type intégré consiste à encapsuler la bobine d'inductance, le condensateur, etc. dans une coque en métal ou en plastique ; le type discret consiste à installer la bobine d'inductance, le condensateur, etc. sur la carte imprimée pour former un filtre antibruit. La forme à utiliser dépend du coût, des caractéristiques, de l'espace d'installation, etc. Le type intégré a un coût élevé, de bonnes caractéristiques et une installation flexible ; le type discret a un coût moindre, mais le blindage n'est pas bon et peut être distribué librement sur la carte imprimée.

4. La structure de base du filtre de bruit
Le filtre de bruit EMI de l'alimentation est un filtre passe-bas passif, qui transmet le courant alternatif à l'alimentation sans atténuation et atténue considérablement le bruit EMI introduit avec le courant alternatif. Ils entrent dans le réseau AC et interfèrent avec d'autres équipements électroniques.

La structure de base du filtre de bruit de réseau CA monophasé est illustrée à la Figure 2. Il s'agit d'un réseau passif à quatre bornes composé de composants de paramètres centralisés. Les principaux composants utilisés sont les bobines d'inductance de mode commun L1, L2, les inductances de mode différentiel L3, L4, les condensateurs de mode commun CY1, CY2 et les condensateurs de mode différentiel CX. Si ce réseau de filtrage est placé à l'entrée de l'alimentation, L1 et CY1 et L2 et CY2 forment respectivement un filtre passe-bas entre deux paires de ports indépendants sur la ligne d'arrivée AC, ce qui peut atténuer les interférences de mode commun existant sur la ligne d'arrivée CA. bruit, les empêchant d'entrer dans l'alimentation. La bobine d'inductance de mode commun est utilisée pour atténuer le bruit de mode commun sur la ligne d'entrée CA. L1 et L2 sont généralement enroulés avec le même nombre de spires dans le même sens sur le noyau de ferrite du circuit magnétique fermé. Les flux magnétiques générés par les courants alternatifs dans les deux bobines s'annulent, de sorte que les noyaux magnétiques ne saturent pas les flux magnétiques, et les valeurs d'inductance des deux bobines sont plus importantes et restent inchangées dans l'état de mode commun.

Les bobines d'inductance en mode différentiel L3, L4 et le condensateur en mode différentiel CX forment un filtre passe-bas entre les ports indépendants de la ligne d'entrée CA, qui est utilisé pour supprimer le bruit d'interférence en mode différentiel sur la ligne d'entrée CA et empêcher l'alimentation l'équipement d'être perturbé par celui-ci.

Le filtre de bruit d'alimentation représenté sur la figure 2 est un réseau passif à réjection bidirectionnelle. L'insérer entre le réseau électrique CA et l'alimentation équivaut à ajouter une barrière de blocage entre le bruit EMI des deux. Un filtre passif aussi simple agit comme une suppression de bruit bidirectionnelle, il peut donc être utilisé dans divers équipements électroniques. a été largement utilisé.

5. Principaux principes de conception des filtres antibruit
Les noyaux magnétiques utilisés dans les bobines d'inductance en mode commun sont toroïdaux, en forme de E et en forme de U. Le matériau est généralement de la ferrite. Le noyau toroïdal convient aux grands courants et aux petites inductances. Son circuit magnétique est plus long qu'en forme de E et en forme de U, et il n'y a pas d'espace. , une plus grande inductance peut être obtenue avec un plus petit nombre de spires, et du fait de ces caractéristiques, elle présente de meilleures caractéristiques en fréquence. Le flux de fuite de bobine du noyau magnétique en forme de E est faible, donc lorsque le flux magnétique de fuite de l'inductance peut affecter d'autres circuits ou d'autres circuits ont un couplage magnétique avec l'inductance de mode commun, et l'effet d'atténuation du bruit requis ne peut pas être obtenu, le Un noyau magnétique en forme de E doit être envisagé. inductance de mode commun.

Les bobines d'inductance en mode différentiel utilisent généralement des noyaux magnétiques pressés par poudre métallique. En raison de la gamme de basses fréquences des noyaux magnétiques pressés en poudre, de dizaines de kHz à plusieurs MHz, ses caractéristiques de chevauchement CC sont bonnes et l'inductance ne chutera pas de manière significative dans les applications à courant élevé. Idéal pour les inductances en mode différentiel.

Dans la Figure 2, le filtre de bruit d'alimentation utilise deux types de condensateurs, CX, CY1 et CY2. Ils ont différentes fonctions dans le filtre et ont des exigences de niveau de sécurité différentes, de sorte que leurs paramètres de performance sont directement liés aux performances de sécurité du filtre.

Le condensateur de mode différentiel CX est connecté aux deux extrémités de la ligne d'entrée CA. En plus de la tension CA nominale, il superposera également diverses tensions de crête EMI qui existent entre les lignes d'entrée CA. Par conséquent, les exigences de performance de la tension de tenue et de la tension de crête transitoire du condensateur sont relativement élevées, et en même temps, il est nécessaire qu'après la défaillance du condensateur, le circuit ultérieur et la sécurité personnelle ne puissent pas être mis en danger. Les niveaux de sécurité des condensateurs CX sont divisés en deux catégories : X1 et X2. Le type X1 convient aux occasions générales et le type X2 convient aux applications où une tension de crête de bruit élevée se produit.

Le condensateur de mode commun CY est connecté entre la ligne d'entrée CA et la masse du châssis. Ils doivent avoir une marge de sécurité suffisante en termes de propriétés électriques et mécaniques. En cas de panne et de court-circuit, le châssis de l'équipement sera dangereux. Si l'isolation ou la protection de mise à la terre de l'équipement est défaillante, l'opérateur peut subir un choc électrique et même mettre en danger sa sécurité personnelle. Par conséquent, la capacité du condensateur CY doit être limitée de sorte que le courant de fuite sous la tension de la fréquence nominale soit inférieur à la valeur de spécification de sécurité. De plus, il est également nécessaire qu'il ait une tension de tenue suffisante et une marge de tension de crête élevée transitoire, et en cas de panne de tension, il doit être dans un état de circuit ouvert, de sorte que le boîtier de l'équipement ne soit pas chargé.

En résumé, lors de la conception et de la sélection des filtres de bruit de grille, les performances de sécurité des inductances et des condensateurs utilisés doivent être prises en compte en premier car ils fonctionnent dans des environnements à haute tension, à courant élevé et à interférences électromagnétiques difficiles. Pour la bobine d'inductance, son noyau magnétique, son matériau d'enroulement, son matériau d'isolation et sa distance d'isolation, l'élévation de température de la bobine, etc. doivent être pris en compte. Pour les condensateurs, le type de capacité, la tension de tenue, le niveau de sécurité, la capacité, le courant de fuite, etc. doivent être prioritaires, et il est particulièrement nécessaire de sélectionner des produits qui ont passé la certification de sécurité des agences de sécurité internationales.

4) En résumé, les points suivants doivent être pris en compte lors de l'utilisation du filtre de bruit d'alimentation :
un. Le filtre doit être installé aussi près que possible de l'entrée AC de l'équipement, et la ligne d'arrivée AC sans le filtre doit être aussi courte que possible dans l'équipement ;
b. Les conducteurs du condensateur dans le filtre doivent être aussi courts que possible pour empêcher la réactance inductive et capacitive du conducteur de résonner à des fréquences plus basses ;
c. Un courant important circule sur le fil de mise à la terre du filtre, ce qui générera un rayonnement électromagnétique. Le filtre doit être bien blindé et mis à la terre ;
ré. La ligne d'entrée et la ligne de sortie du filtre ne peuvent pas être regroupées. Lors du câblage, essayez d'augmenter la distance entre eux pour réduire le couplage entre eux. Une cloison ou une couche de blindage peut être ajoutée.

6. Conclusion
La conception et la sélection de interférence électromagnétique les filtres sont principalement basés sur les caractéristiques d'interférence de bruit et les exigences de compatibilité électromagnétique du système, sur la base de la compréhension de la gamme de fréquences de interférence électromagnétique et estimer l'amplitude approximative de l'interférence. Tout d'abord, il est nécessaire de comprendre l'environnement d'utilisation du filtre (tension d'utilisation, courant de charge, température et humidité ambiantes, choc vibratoire, méthode et emplacement d'installation, etc.) et de se concentrer sur ses paramètres de performance de sécurité, car il est liés à l'équipement et à la sécurité des personnes. Faites également en sorte que le filtre produise la meilleure suppression du bruit EMI. La structure du réseau et les paramètres du filtre doivent être sélectionnés en fonction des exigences du circuit d'accès et du principe de production de la plus grande désadaptation d'impédance. Pour des caractéristiques optimales d'atténuation du bruit électromagnétique, le filtre doit être correctement monté sur l'équipement électronique.

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