स्विचिंग पावर सप्लाई का EMI सिमुलेशन डिज़ाइन
स्विचिंग आवृत्ति और पावर घनत्व में वृद्धि के साथ, स्विचिंग पावर सप्लाई के अंदर विद्युत चुम्बकीय वातावरण अधिक से अधिक जटिल होता जा रहा है, और इसकी विद्युत चुम्बकीय संगतता एक प्रमुख फोकस और पावर सप्लाई डिज़ाइन में एक बड़ी कठिनाई बन गई है। पारंपरिक डिजाइन विधि में, EMC समस्या को अनुभवजन्य डिजाइन द्वारा निपटाया जाता है, और प्रोटोटाइप स्थापित होने के बाद ही EMC समस्या पर अंतिम रूप से विचार किया जा सकता है। पारंपरिक EMC उपाय केवल अतिरिक्त घटकों को जोड़ सकता है, जो मूल नियंत्रण लूप बैंडविड्थ को प्रभावित कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप पूरे सिस्टम को फिर से डिज़ाइन करने और डिज़ाइन लागत में वृद्धि की सबसे खराब स्थिति हो सकती है। इस स्थिति से बचने के लिए, डिज़ाइन प्रक्रिया में EMC की समस्याओं पर विचार करना, स्विचिंग पावर सप्लाई की EMI का विश्लेषण और भविष्यवाणी एक निश्चित सटीकता के साथ करना और EMI के स्तर को कम करने के लिए प्रत्येक आवृत्ति बैंड में हस्तक्षेप और उसके वितरण के तंत्र के अनुसार डिज़ाइन में सुधार करना आवश्यक है, जिससे डिज़ाइन लागत कम हो जाती है।
2 स्विचिंग पावर सप्लाई ईएमआई विशेषताएं और वर्गीकरण
स्विचिंग बिजली आपूर्ति के संचालित विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप की भविष्यवाणी करने के लिए, इसकी पीढ़ी तंत्र और शोर स्रोतों की विशेषताओं को स्पष्ट करना आवश्यक है। पावर स्विच ट्यूब की उच्च गति स्विचिंग क्रिया के कारण, इसकी वोल्टेज और वर्तमान परिवर्तन दर बहुत अधिक है, और बढ़ते किनारे और गिरने वाले किनारे में समृद्ध उच्च हार्मोनिक्स होते हैं, इसलिए विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप तीव्रता बड़ी है; स्विचिंग बिजली आपूर्ति का विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप मुख्य रूप से डायोड, पावर स्विचिंग डिवाइस, रेडिएटर और उनके साथ जुड़े उच्च आवृत्ति ट्रांसफार्मर के आसपास केंद्रित है; क्योंकि स्विचिंग ट्यूब की स्विचिंग आवृत्ति दसियों kHz से लेकर कई मेगाहर्ट्ज तक होती है, स्विचिंग बिजली आपूर्ति के हस्तक्षेप के रूप मुख्य रूप से संचालित हस्तक्षेप और निकट-क्षेत्र हस्तक्षेप होते हैं। उनमें से, संचालित हस्तक्षेप शोर प्रसार पथ के माध्यम से बिजली ग्रिड में इंजेक्ट किया जाएगा और बिजली ग्रिड से जुड़े अन्य उपकरणों के साथ हस्तक्षेप करेगा।
स्विचिंग विद्युत आपूर्ति के संचालित हस्तक्षेप को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है।
1) डिफरेंशियल मोड (DM) हस्तक्षेप। DM शोर मुख्य रूप से di/dt के कारण होता है। परजीवी प्रेरकत्व और प्रतिरोध के माध्यम से, यह लाइव वायर और न्यूट्रल वायर के बीच लूप में फैलता है, जिससे दो तारों के बीच Idm करंट उत्पन्न होता है, जो ग्राउंड वायर के साथ लूप नहीं बनाता है।
2) कॉमन मोड (CM) हस्तक्षेप। CM शोर मुख्य रूप से dv/dt के कारण होता है। PCB की आवारा धारिता दो बिजली लाइनों और जमीन के बीच लूप में फैलती है, और हस्तक्षेप लाइन और जमीन के बीच घुसपैठ करता है। हस्तक्षेप धारा दो लाइनों में से प्रत्येक पर आधे में बहती है, जिसमें जमीन सामान्य लूप के रूप में होती है। वास्तविक सर्किट में, असंतुलित लाइन प्रतिबाधा के कारण, कॉमन-मोड सिग्नल हस्तक्षेप क्रॉसटॉक हस्तक्षेप में बदल जाएगा जिसे खत्म करना आसान नहीं है।
स्विचिंग पावर सप्लाई में EMI का सिमुलेशन विश्लेषण
सैद्धांतिक रूप से, चाहे वह समय डोमेन सिमुलेशन हो या आवृत्ति डोमेन सिमुलेशन, जब तक एक उचित विश्लेषण मॉडल स्थापित किया जाता है, सिमुलेशन परिणाम सिस्टम की ईएमआई क्वांटिज़ेशन डिग्री को सही ढंग से प्रतिबिंबित कर सकते हैं।
टाइम-डोमेन सिमुलेशन विधि को कनवर्टर में सभी घटक मापदंडों सहित एक सर्किट मॉडल स्थापित करने, सिमुलेशन विश्लेषण के लिए PSPICE या सेबर सॉफ्टवेयर का उपयोग करने और EMI के स्पेक्ट्रम तरंग को प्राप्त करने के लिए फास्ट फूरियर विश्लेषण उपकरण का उपयोग करने की आवश्यकता है। DM शोर के विश्लेषण में इस विधि की पुष्टि की गई है। हालांकि, स्विचिंग बिजली आपूर्ति में MOSFET और IGBT जैसे अर्धचालक उपकरणों की गैर-रेखीय विशेषताएं और आवारा पैरामीटर मॉडल को बहुत जटिल बनाते हैं, और स्विचिंग बिजली आपूर्ति का सर्किट टोपोलॉजी काम करते समय लगातार बदलता रहता है, जिससे सिमुलेशन में गैर-अभिसरण की समस्या होती है। CM शोर का अध्ययन करते समय, सभी परजीवी तत्व मापदंडों को शामिल किया जाना चाहिए। परजीवी मापदंडों के प्रभाव के कारण, FFT परिणामों का प्रयोगात्मक परिणामों से मिलान करना मुश्किल है। स्विचिंग पावर कन्वर्टर्स आमतौर पर समय स्थिरांक की एक बड़ी रेंज में काम करते हैं स्विचिंग तत्व को चालू या बंद करने पर बढ़ते समय और घटते समय से संबंधित समय स्थिरांक (कई ns)।
इस कारण से, समय डोमेन सिमुलेशन में, एक बहुत ही छोटे गणना चरण का उपयोग किया जाना चाहिए, और गणना को पूरा करने में लंबा समय लगता है; इसके अलावा, समय डोमेन विधि द्वारा प्राप्त परिणाम अक्सर हस्तक्षेप पर सर्किट में विभिन्न चर के प्रभाव का स्पष्ट रूप से विश्लेषण नहीं कर सकते हैं, स्विचिंग बिजली की आपूर्ति के ईएमआई व्यवहार को गहराई से नहीं समझा सकते हैं, और ईएमआई तंत्र के निर्णय की कमी है, और ईएमआई को कम करने के लिए एक स्पष्ट समाधान नहीं दे सकते हैं।
