Перейти к содержанию

Кондуктивные помехи (conducted emissions)

Импульсный преобразователь берёт из источника ток рваными порциями, и пульсации с частотой переключения и её гармониками уходят обратно по проводам питания. Это кондуктивные помехи. Их измеряют отдельно от излучаемых и нормируют по стандартам на электромагнитную совместимость.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Кондуктивные помехи (conducted emissions) — высокочастотные напряжения и токи, которые устройство передаёт в провода питания и кабели. В отличие от излучаемых помех, они распространяются по проводникам, а не через эфир. Главный источник в современной электронике — импульсные преобразователи: их ключи потребляют ток прерывисто, с частотой переключения и множеством гармоник.

Как их измеряют

Помехи измеряют как напряжение на стандартном эквиваленте сети (LISN), включённом между источником питания и испытуемым устройством, анализатором или измерительным приёмником.

СтандартОбластьДиапазон
EN 55032 (CISPR 32)мультимедийное и ИТ-оборудование150 кГц–30 МГц, классы A и B
CISPR 25бортовая электроника автомобиля150 кГц–108 МГц в отдельных полосах

Для EN 55032 нормы заданы для квазипикового и среднего детекторов; класс B для жилых помещений строже класса A. В CISPR 25 самый строгий класс 5, в полосе FM 76–108 МГц норма по среднему значению всего 18 дБмкВ.

Синфазная и дифференциальная части

По записке TI AN-2162 помеху на двух проводах раскладывают на две составляющие:

Vсинф=V1+V22,Vдифф=V1−V22V_\text{синф} = \frac{V_1 + V_2}{2}, \qquad V_\text{дифф} = \frac{V_1 - V_2}{2}

У неизолированного DC-DC с двумя входными проводами весь ток, вошедший по одному, выходит по другому, и синфазная составляющая равна нулю — остаётся дифференциальная. У сетевых и изолированных преобразователей есть третий провод — защитная земля, и через паразитные ёмкости появляется синфазный ток, который гасят синфазным дросселем.

Что влияет

TI подчёркивает, что кондуктивные помехи определяются током: при той же мощности меньшее входное напряжение даёт больший ток и худшие помехи. Основная частота помехи — частота переключения, поэтому её выбирают с оглядкой на нормируемый диапазон. Против дифференциальной помехи ставят входной LC-фильтр. Как работает сам преобразователь — в статье «Импульсные преобразователи».

Частые вопросы

Чем кондуктивные помехи отличаются от излучаемых?

Кондуктивные распространяются по проводникам — проводам питания и кабелям — и измеряются как напряжение на эквиваленте сети в диапазоне 150 кГц–30 МГц. Излучаемые распространяются по воздуху и измеряются антенной выше 30 МГц. На практике они связаны: шумный ток в кабеле сам превращает кабель в антенну.

Почему понижающий преобразователь шумит именно на входе?

Ток на входе понижающего преобразователя прерывистый: он течёт только при открытом верхнем ключе. Входной конденсатор не может отфильтровать его полностью, и пульсация уходит в провода питания. Выходной ток сглажен дросселем, поэтому выход шумит меньше. TI в AN-2162 отмечает, что при той же мощности меньшее входное напряжение означает больший входной ток и большие помехи.

Как уменьшить кондуктивные помехи DC-DC?

Поставить на входе LC-фильтр: дроссель в плюсовом проводе и конденсатор после него, с демпфированием резонанса. Для изолированных и сетевых преобразователей, где есть синфазная составляющая, добавляют синфазный дроссель и Y-конденсаторы. TI в AN-2162 замечает, что сама разводка кондуктивные помехи почти не уменьшает — важны ESR и ESL входных конденсаторов и фильтр.

Источники

  1. Texas Instruments. AN-2162 Simple Success With Conducted EMI From DC-DC Converters, SNVA489C (November 2011, revised April 2013) — разд. 1: EMI делят на кондуктивные (через проводники, паразитные импедансы, цепи питания и земли) и излучаемые; разд. 2: источник — прерывистые токи ключей, у понижающего преобразователя на входе; Vcomm = (V1 + V2)/2, Vdiff = (V1 − V2)/2; у неизолированного DC-DC с двумя проводами синфазная составляющая равна нулю; разд. 3: кондуктивные помехи определяются током, при той же мощности меньшее входное напряжение даёт больший ток и худшие помехи; основная частота — частота переключения плюс гармоники; для соответствия нормам нужен LC-фильтр на входе; регуляторные нормы до 30 МГц
  2. Texas Instruments. An Engineer's Guide to Low EMI in DC/DC Regulators, SLYY208 (2022) — гл. 1: EN 55032 заменил EN 55022 (с 2 марта 2017 г.), рис. 1 — нормы классов A и B для кондуктивных помех с квазипиковым и средним детекторами в диапазоне 150 кГц–30 МГц; CISPR 25 для автомобилей — 150 кГц–108 МГц в отдельных полосах, класс 5 самый строгий, в полосе FM 76–108 МГц нормы 38/25/18 дБмкВ (пик/КП/среднее); измерение через LISN 50 мкГн (CISPR 16-1-2, ANSI C63.4), в автомобильном CISPR 25 — 5 мкГн

Нашли ошибку?

Смотрите также