Elektrostatička zaštita za prekidače strujnih adaptera

Jedna od najizazovnijih specifikacija u dizajnu preklopnog adaptera za napajanje smanjuje zajednički način provedene RFI (radio frekvencijsku interferenciju) struju na prihvatljiv nivo. Ovo je provedeno buka uglavnom uzrokuje parazitsko statičko struja i elektromagnetsko spajanje između komponenti preklopne snage i aviona tla. Opremljeni avion se može sastojati od šasije, ormara, ili tlačne žice, ovisno o vrsti elektroničke opreme.

 

Dizajneri prebacivanja adaptera za napajanje trebalo bi temeljito pregledati čitav izgled, identificirati područja sklone takvim problemima i implementirati odgovarajuće zaštitne mjere tokom faze dizajna. Ispravljanje nepravilnog RFI dizajna u kasnijim fazama često je teško.

 

U većini aplikacija, elektrostatička zaštita je neophodna svuda gdje se valni oblici prebacivanja visoke frekvencije i visokog napona mogu kapacitivno spojiti sa zemljom ili sekundarnim izlazom. Ovo je posebno važno kada su tranzistori za prebacivanje snage i ispravljačke diode montirani na hladnjake koji dolaze u kontakt sa glavnom šasijom. Dodatno, magnetna polja i kapacitivna sprega mogu dovesti do buke u komponentama ili vodovima koji nose velike impulsne struje prebacivanja. Potencijalna problematična područja uključuju izlazni ispravljač, izlazni kondenzator montiran na šasiju i kapacitivnu spregu između primarne, sekundarne i jezgre glavnog sklopnog transformatora, kao i drugih pogonskih ili upravljačkih transformatora.

 

Kada se komponente montiraju na hladnjake koji su termički spojeni na kućište, neželjeno kapacitivno spajanje može se ublažiti postavljanjem elektrostatičkog štita između komponente koja ometa i hladnjaka. Ovaj štit, obično napravljen od bakra, mora biti izolovan i od hladnjaka i od komponente (npr. tranzistor ili dioda). Blokira kapacitivno spregnute AC struje, koje se zatim usmjeravaju na pogodnu referentnu tačku u ulaznom kolu. Za primarne komponente, ova referentna točka je tipično zajednički negativni terminal DC napajanja, blizu sklopnog uređaja. Za sekundarne komponente, referentna točka je obično zajednički terminal gdje struja teče natrag na sekundarnu stranu transformatora.

 

Primarni tranzistor snage prebacivanja stvara visokonaponski, visokofrekventni valni oblici za prebacivanje. Bez adekvatnog oklopa između tranzistorskog slučaja i šasije, značajne struje buke mogu se sabrati kroz kapacitet između njih. Bakreni štit smješten u krugu ubrizgava svaku značajnu struju u hladnjak preko kapaciteta. Toplotni sudoper, zauzvrat, održava relativno mali visokofrekventni izmjenični napon koji se tiče šasije ili tložnog aviona. Dizajneri trebaju identificirati slična problematična područja i primjenjuju zaštitu tamo gdje je to potrebno.

 

Kako bi se spriječilo da RF struje od tekućih između primarnih i sekundarnih namota ili između primarnog i uzemljenog sigurnosnog štita, glavni prebacivački transformatori obično uključuju elektrostatički RFI štit na barem primarnom namotu. U nekim slučajevima može biti potrebno dodatni sigurnosni štit između primarnih i sekundarnih namotaja. Elektrostatički RFI štitnici razlikuju se od sigurnosnih štitnika u izgradnji, lokaciji i vezi. Sigurnosni standardi zahtijevaju da se sigurnosni štit poveže sa zemljom ili šasijom, dok je RFI štitnik obično spojen na ulaz ili izlazni krug. EMI štitnici i terminalni blokovi, izrađeni od tankih bakarnih listova, nose samo male struje. Međutim, iz sigurnosnih razloga, sigurnosni štit mora izdržati najmanje tri puta nazivnu struju osigurača napajanja.

 

U offline prekidačkim energetskim transformatorima, RFI štit je postavljen blizu primarnog i sekundarnog namotaja, dok je sigurnosni štit smješten između RFI štitova. Ako nije potreban sekundarni RFI štit, sigurnosni štit se postavlja između primarnog RFI štita i svih izlaznih namotaja. Da bi se osigurala ispravna izolacija, primarni RFI štit je često izolovan DC od ulaznog strujnog voda preko serijskog kondenzatora, tipično ocijenjenog na 0.01 μF.

 

Sekundarni RFI štit koristi se samo kada je potrebna maksimalna suzbijanje buke ili kada je izlazni napon visok. Ovaj štit se povezuje na zajednički terminal izlazne linije. Zaštita transformatora treba se primjenjivati ​​štedljivo, jer povećava visinu komponente i dimenzije namotaja, što dovodi do veće induktivnosti curenja i degradacije performansi.

 

 

Visokofrekventni štititi struje za štrij mogu biti značajne tokom prelaska prijelazaka. Da bi se spriječilo spajanje na sekundarnu stranu kroz normalan rad transformatora, točka priključka štitnika treba biti u svom središtu, a ne njegove ivice. Ovaj aranžman osigurava da se struje spojene struje u kombinaciji u suprotnosti u suprotnim smjerovima na svakoj polovici štita, eliminirajući induktivne efekte spajanja. Uz to, krajevi štita moraju biti izolirani jedni od drugih kako bi se izbjeglo formiranje zatvorene petlje.

 

Za visokonaponske izlaze, RFI štit se može instalirati između izlaznih ispravljačkih dioda i njihovih hladnjaka. Za niske sekundarne napone, kao što je 12V ili niži, štitovi od RFI sekundarnih transformatora i štitovi ispravljača općenito su nepotrebni. U takvim slučajevima, postavljanje prigušnice izlaznog filtera u krug može izolovati diodni hladnjak od RF napona, eliminirajući potrebu za zaštitom. Ako su hladnjaci diode i tranzistora potpuno izolirani od kućišta (npr. kada su montirani na PCB), elektrostatička zaštita često nije potrebna.

 

Feritni povratni transformatori i visokofrekventni induktori često imaju značajne zračne praznine na magnetskom putu za kontrolu induktivnosti ili sprječavanje zasićenja. Ovi vazdušni jazovi mogu pohraniti značajnu energiju, zračeći elektromagnetna polja (EMI) osim ako nisu adekvatno zaštićeni. Ovo zračenje može ometati strujni adapter ili obližnju opremu i može premašiti standarde EMI zračenja.

 

EMI zračenje iz zračnih praznina je najveće kada je vanjsko jezgro razmaknuto ili kada su praznine ravnomjerno raspoređene između polova. Koncentrisanje zračnog jaza u srednjem polu može smanjiti zračenje za 6 dB ili više. Dalje smanjenje je moguće sa potpuno zatvorenim pot jezgrom koje koncentriše prazninu u srednjem polu, iako se pot jezgre rijetko koriste u offline aplikacijama zbog zahtjeva za puznom stazom pri višim naponima.

 

Za jezgre sa prazninama oko perimetarskih polova, bakarni štit koji okružuje transformator može značajno umanjiti zračenje. Ovaj štit bi trebao formirati zatvorenu petlju oko transformatora, centriran na zračnom razmaku, i biti oko 30% širine bobine za namotavanje. Da bi se maksimizirala efikasnost, debljina bakra treba biti najmanje 0,01 inča.

 

Iako je zaštita učinkovit, uvodi se u gusene gubitke EDDDY, smanjujući ukupnu efikasnost. Za periferne zračne praznine, gubici štita mogu dostići 1% nazivne izlazne snage uređaja. Srednje praznine pol, nasuprot tome, uzrokuju minimalne gubitke štita, ali i dalje smanjuju efikasnost zbog povećanih gubitaka namotavanja. Zaštita se stoga treba koristiti samo po potrebi. U mnogim slučajevima prilogu napajanja ili uređaja u metalnom kućištu dovoljno je za upoznavanje EMI standarda. Međutim, u video zaslonskim terminalnim uređajima često se traži zaštita transformatora za sprečavanje elektromagnetske smetnje sa CRT elektronskim snopom.

 

Dodatna toplina nastala u bakrenom štitu može se raspršiti hladnjakom ili preusmjeravati na kućište za održavanje operativne stabilnosti.