О фильтрации импульсных источников питания

Самая “черная” задача в проектировании импульсных источников питания это борьба с излучением высокочастотного шума. Шум создается везде, где существуют быстрые изменения сигналов, и для импульсных источников питания борьба с этим шумом это большая проблема, в любом подобном источнике такие изменения ( проще говоря ШИМ ) происходят с определенной частотой, которую называют основной частотой. ШИМ все время меняется как результат на конечное состояние источника, и зависит от нагрузки. Это создает множество гармоник прямоугольной формы. Обычно это называют преобразованием Фурье. Условно разделим шум на несколько категорий. Кондуктивный шум, который проявляется в двух формах, синфазных помех ( common mode ) это шум выходящий из корпуса изделия через линии электропитания , и дифференциальных помех ( differential mode ) - это шум, который идет по линиям заземления, Лучше это изобразить графически.

Категории ЭМИ:

Допустимый уровень шума определен ГОСТ, ГОСТ определен для каждой отрасли, например для РЖД это ГОСТ 33436.3-2, лучше обратимся к зарубежным аналогам. Для США это FCC определен CFR Title 47, Part 15 Для Франции это CISPR определен Publication 22 Для Европы это IEC определен EN50081

Conducted Noise Limits

Radiated Noise Limits

Измерение кондуктивного шума производится по с использованием LISN.

Схема измерения шумов будет следующая:

источником шума является любой преобразователь.

Sources of Differential Mode Noise

Sources of Common Mode Noise

С учетом всего сказанного общий вид входного фильтра будет иметь вид:

Начальные значения компонентов фильтра нужно определять пошагово, для этого необходимо измерить спектр нефильтрованного кондуктивного шума или принять какие то предположения. Это необходимо чтобы определить каким должно быть затухание и на каких частотах. Зная величину затухания и основную частоту преобразователя можно определить частоту излома характеристики фильтра. Затем нужно определить минимальный коэффициент затухания, обычно его значение принимают 0.707, меньшее значение даст меньше 3 дБ затухания на частоте излома характеристики, импеданс линии примем равным 50 Ом, ( именно такой импеданс требуется при LISN тестах). Зная эти величины можно рассчитать начальное значение компонентов Lc1 и Cc1 фильтра. Значения Lс1 и Cс1 нужно выбрать из ближайшего ряда. Конденсаторы ( их обычно называют Y-конденсаторами ) должны выдерживать напряжение не менее 2500 В. Формулы писать здесь не буду, статья теоретическая, для понимания физических процессов при проектировании печатных плат.

вопросы и пожелания пишите на sergei11212324@yandex.ru