חדשות - כיצד פועל משרן המצב המשותף של ספק כוח מיתוג?

משרני מצב נפוץ,משמשים לעתים קרובות בהחלפת ספקי כוח למחשבים כדי לסנן אותות הפרעות אלקטרומגנטיות במצב נפוץ. בתכנון הלוח, משרן המצב המשותף ממלא גם את התפקיד של סינון EMI, המשמש לדיכוי הקרינה החיצונית והפליטה של גלים אלקטרומגנטיים הנוצרים מקווי אות מהירים.

כמרכיב חשוב של רכיבים מגנטיים, משרנים נמצאים בשימוש נרחב במעגלים אלקטרוניים. זהו חלק הכרחי במיוחד במעגלי חשמל. כגון ממסרים אלקטרומגנטיים בציוד בקרה תעשייתי ומדי הספק חשמלי (מוני וואט-שעה) במערכות חשמל. מסננים בקצוות הקלט והיציאה של ציוד מיתוג אספקת חשמל, מקלטים בקצוות הטלוויזיה והשידור וכו' אינם ניתנים להפרדה מהמשרנים. התפקידים העיקריים של משרנים במעגלים אלקטרוניים הם: אגירת אנרגיה, סינון, חנק, תהודה וכו'. במעגלי הספק, מכיוון שהמעגלים עוסקים בהעברת אנרגיה של זרמים גדולים או מתחים גבוהים, משרנים הם לרוב משרנים מסוג "הספק".

דווקא בגלל שמשרן הכוח שונה ממשרן עיבוד האותות הקטן, הטופולוגיה של ספק הכוח המיתוג שונה במהלך התכנון, וגם לשיטת התכנון יש דרישות משלה, מה שגורם לקשיי תכנון.משרניםבמעגלי אספקת החשמל הנוכחיים משמשים בעיקר לסינון, אחסון אנרגיה, העברת אנרגיה ותיקון גורם הספק. תכנון משרנים מכסה היבטים רבים של ידע כגון תיאוריה אלקטרומגנטית, חומרים מגנטיים ותקנות בטיחות. מעצבים צריכים להיות בעלי הבנה ברורה של תנאי העבודה ודרישות הפרמטרים הנלוות (כגון זרם, מתח, תדר, עליית טמפרטורה, תכונות החומר וכו') כדי לקבל החלטות. העיצוב הכי סביר.
סיווג משרנים:
ניתן לחלק משרנים לסוגים שונים בהתבסס על סביבת היישום שלהם, מבנה המוצר, הצורה, השימוש וכו'. בדרך כלל, תכנון המשרן מתחיל עם השימוש וסביבת היישום כנקודת המוצא. במיתוג ספקי כוח, ניתן לחלק את המשרנים ל:

משנק במצב נפוץ

משנק במצב רגיל

תיקון גורם כוח - PFC Choke

משרן צמוד צולב (משנק מצמד)

משרן החלקה לאחסון אנרגיה (Smooth Choke)

סליל מגבר מגנטי (סליל MAG AMP)

משרני פילטר במצב נפוץ דורשים ששני הסלילים יהיו בעלי אותו ערך השראות, אותה עכבה וכו', ולכן סוג זה של משרנים מאמצים עיצובים סימטריים, והצורות שלהם הן לרוב TOROID, UU, ET וצורות אחרות.
כיצד פועלים משרני מצב נפוץ:
משרן מסנן מצב נפוץ נקרא גם סליל משנק רגיל (להלן משרן מוד נפוץ או CM.M.Choke) או מסנן קווי.

ב-החלפת ספק כוח, בשל השינויים המהירים בזרם או במתח בדיודת המיישר, בקבל המסנן ובמשרן, נוצרים מקורות הפרעות אלקטרומגנטיות (רעש). במקביל, ישנם גם רעשים הרמוניים מסדר גבוה מלבד תדר ההספק באספקת החשמל המבוא. אם ההפרעות הללו לא יבוטלו, דיכוי יגרום לנזק לציוד העומס או לספק הכוח המיתוג עצמו. לכן, סוכנויות רגולטוריות בטיחות במספר מדינות הוציאו תקנות על פליטת הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI).

תקנות בקרה מתאימות. נכון לעכשיו, תדירות המיתוג של מיתוג ספקי כוח הולכת ונעשית גבוהה יותר, ו-EMI הופך רציני יותר ויותר. לכן, יש להתקין מסנני EMI במיתוג ספקי כוח. מסנני ה-EMI חייבים לדכא גם רעש במצב רגיל וגם רעש במצב רגיל כדי לעמוד בדרישות מסוימות. תֶקֶן. מסנן המצב הרגיל אחראי לסינון אות ההפרעות במצב הדיפרנציאלי בין שני הקווים בקצה הקלט או היציאה, ומסנן המצב המשותף אחראי לסינון אות ההפרעה במצב המשותף בין שני קווי הכניסה. ניתן לחלק את משרני המצב בפועל לשלושה סוגים: AC CM.M.CHOKE; DC CM.M.CHOKE ו- SIGNAL CM.M.CHOKE בשל סביבות עבודה שונות. יש להבחין ביניהם בעת עיצוב או בחירה. אבל עקרון העבודה שלו זהה לחלוטין, כפי שמוצג באיור (1):

כפי שמוצג באיור, שתי קבוצות של סלילים עם כיוונים מנוגדים כרוכים על אותה טבעת מגנטית. על פי כלל הצינור הספירלי הימני, כאשר מתח מצב דיפרנציאלי עם קוטביות הפוכה ואמפליטודת אות זהה מופעל על מסופי הכניסה A ו-B, כאשר, יש זרם i2 המוצג בקו מוצק, ושטף מגנטי Φ2 המוצג בקו המוצק נוצר בליבה המגנטית. כל עוד שתי הפיתולים סימטריים לחלוטין, השטפים המגנטיים בשני הכיוונים השונים בליבה המגנטית מבטלים זה את זה. השטף המגנטי הכולל הוא אפס, השראות הסליל כמעט אפס, ואין השפעת עכבה על אות המצב הרגיל. אם אות מצב משותף עם אותה קוטביות ואמפליטודה שווה מופעל על מסופי הכניסה A ו-B, יהיה זרם i1 המוצג על ידי הקו המקווקו, ויווצר שטף מגנטי Φ1 המוצג על ידי הקו המקווקו. הליבה, אז השטף המגנטי בליבה יהיה להם את אותו כיוון ויחזקו זה את זה, כך שערך השראות של כל סליל הוא פי שניים מזה כשהוא קיים לבד, ו-XL =ωL. לכן, לסליל של שיטת סלילה זו יש אפקט דיכוי חזק על הפרעות במצב נפוץ.

מסנן ה-EMI בפועל מורכב מ-L ו-C. בעת תכנון, לרוב משולבים מעגלי דיכוי מצב דיפרנציאלי ודיכוי מצב משותף (כמתואר באיור 2). לכן, התכנון חייב להתבסס על גודל קבל המסנן ותקנות הבטיחות הנדרשות. תקנים מקבלים החלטות על ערכי משרן.
באיור, L1, L2 ו-C1 יוצרים מסנן מצב רגיל, ו-L3, C2 ו-C3 יוצרים מסנן מצב נפוץ.

עיצוב של משרן Common Mode
לפני תכנון משרן מצב משותף, בדוק תחילה שהסליל חייב לעמוד בעקרונות הבאים:

1 > בתנאי עבודה רגילים, הליבה המגנטית לא תהיה רוויה בגלל זרם אספקת החשמל.

2 > חייבת להיות לו עכבה גדולה מספיק לאותות הפרעות בתדר גבוה, רוחב פס מסוים ועכבה מינימלית לזרם האות בתדר ההפעלה.

3>מקדם הטמפרטורה של המשרן צריך להיות קטן, והקיבול המבוזר צריך להיות קטן.

4>התנגדות DC צריכה להיות קטנה ככל האפשר.

5> השראות האינדוקציה צריכה להיות גדולה ככל האפשר, וערך האינדוקציה צריך להיות יציב.

6 >הבידוד בין הפיתולים חייב לעמוד בדרישות הבטיחות.

שלבי תכנון משרן במצב נפוץ:

שלב 0 רכישת SPEC: רמת EMI מותרת, מיקום היישום.

שלב 1 קבע את ערך השראות.

שלב 2 חומר הליבה והמפרטים נקבעים.

שלב 3 קבע את מספר הסיבובים המתפתלים ואת קוטר החוט.

שלב 4 הגהה

שלב 5 בדיקה

דוגמאות עיצוב
שלב 0: מעגל מסנן EMI כפי שמוצג באיור 3

CX = 1.0 Uf Cy = 3300PF רמת EMI: Fcc Class B

סוג: Ac Common Mode Choke

שלב 1: קבע את השראות (L):

ניתן לראות מתרשים המעגל שאות המצב המשותף מדוכא על ידי מסנן המצב המשותף המורכב מ-L3, C2 ו-C3. למעשה, L3, C2 ו-C3 יוצרים שני מעגלים מסדרת LC, אשר סופגים את הרעש של קווי L ו-N בהתאמה. כל עוד נקבעת תדר הניתוק של מעגל המסנן והקיבול C ידוע, ניתן לקבל את השראות L על ידי הנוסחה הבאה.

fo= 1/(2π√LC)L → 1/(2πfo)2C

בדרך כלל רוחב הפס של בדיקת EMI הוא כדלקמן:

הפרעות מנוהלות: 150KHZ → 30MHZ (הערה: תקן VDE 10KHZ – 30M)

הפרעות קרינה: 30MHZ 1GHZ

המסנן בפועל אינו יכול להשיג את עקומת העכבה התלולה של המסנן האידיאלי, ובדרך כלל ניתן להגדיר את תדר החיתוך בסביבות 50KHZ. כאן, בהנחה fo = 50KHZ, אם כן

L =1/(2πfo)2C = 1/ [(2*3.14*50000)2 *3300*10-12] = 3.07mH

L1, L2 ו-C1 יוצרים מסנן מצב רגיל (נמוך). הקיבול בין קווים הוא 1.0uF, ולכן השראות המצב הרגיל היא:

L = 1/ [( 2*3.14*50000)2 *1*10-6] = 10.14uH

בדרך זו ניתן לקבל את ערך השראות הנדרש תיאורטית. אם אתה רוצה להשיג תדר חיתוך נמוך יותר fo, אתה יכול להגדיל עוד יותר את ערך השראות. תדר הניתוק הוא בדרך כלל לא פחות מ-10KHZ. תיאורטית, ככל שההשראות גבוהה יותר, כך אפקט דיכוי ה-EMI טוב יותר, אך השראות גבוהה מדי תגרום לתדר החיתוך נמוך יותר, והמסנן בפועל יכול להשיג רק פס רחב מסוים, מה שמחמיר את אפקט הדיכוי של רעש בתדר גבוה (בדרך כלל רכיב הרעש של ספק הכוח המיתוג הוא בערך 5~10MHZ, אך ישנם מקרים שבהם הוא עולה על 10MHZ). בנוסף, ככל שההשראות גבוהה יותר, יש לליפוד יותר סיבובים, או ה-UI של ה-CORE גבוה יותר, מה שיגרום לעלייה של עכבת התדר הנמוך (ה-DCR הופך גדול יותר). ככל שמספר הסיבובים גדל, גם הקיבול המפוזר גדל (כמתואר באיור 4), מה שמאפשר לכל הזרמים בתדר גבוה לזרום דרך הקיבול הזה. ממשק המשתמש הגבוה מדי הופך את ה-CORE לרוויה בקלות, והוא גם מאוד קשה ויקר לייצור.
שלב 2 קבע את חומר הליבה ואת הגודל

מדרישות התכנון לעיל, אנו יכולים לדעת שהמשרן המשותף צריך להיות קשה לרוויה, ולכן יש צורך לבחור חומר עם יחס זווית BH נמוך. מכיוון שנדרש ערך השראות גבוה יותר, ערך ה-ui של הליבה המגנטית חייב להיות גם גבוה, והוא חייב להיות גם בעל אובדן ליבה נמוך יותר וערך Bs גבוה יותר, חומר הפרי Mn-Zn CORE הוא כיום חומר ה-CORE המתאים ביותר שעומד ב- הדרישות לעיל.

אין תקנות מסוימות לגבי COEE SIZE במהלך העיצוב. באופן עקרוני, הוא רק צריך לעמוד בהשראות הנדרשת ולמזער את גודל המוצר המתוכנן בטווח ההפסד המותר בתדר נמוך.

לכן, יש לבחון את מיצוי חומרי ה-CORE ו-SIZE על סמך עלות, אובדן מותר, שטח התקנה וכו'. ערך ה-CORE הנפוץ של משרני מצב משותף הוא בין 2000 ל-10000. לליבת אבקת הברזל יש גם איבוד ברזל נמוך, Bs גבוה ונמוך יחס זווית BH, אך ה-UI שלו נמוך, כך שבדרך כלל לא נעשה בו שימוש במשרני מצב רגיל, אך סוג זה של ליבות הוא אחד משרני המצב הרגיל. חומרים מועדפים.

שלב 3 קבע את מספר הסיבובים N ואת קוטר החוט dw

ראשית קבע את המפרט של ה-CORE. לדוגמה, בדוגמה זו, T18*10*7, A10, AL = 8230±30%, ואז:

N = √L / AL = √(3.07*106) / (8230*70%) = 23 TS

קוטר החוט מבוסס על צפיפות הזרם של 3 ~ 5A/mm2. אם המקום מאפשר, ניתן לבחור את צפיפות הזרם נמוכה ככל האפשר. נניח שזרם הכניסה I i = 1.2A בדוגמה זו, קח J = 4 A/mm2

ואז Aw = 1.2 / 4 = 0.3 מ"מ2 Φ0.70 מ"מ

יש לבדוק את המשרן המשותף בפועל באמצעות דגימות בפועל כדי לאשר את מהימנות התכנון, מכיוון שהבדלים בתהליכי הייצור יובילו גם להבדלים בפרמטרים של המשרן וישפיעו על אפקט הסינון. לדוגמה, עלייה בקיבול המבוזר יגרום לרעש בתדר גבוה. קל יותר לשדר. האסימטריה של שתי הפיתולים הופכת את ההבדל בהשראות בין שתי הקבוצות לגדול יותר, ויוצרת עכבה מסוימת לאות המצב הרגיל.

לְסַכֵּם
1 > תפקידו של משרן המצב המשותף הוא לסנן את רעשי המצב המשותף בקו. התכנון מחייב ששתי הפיתולים יהיו בעלי מבנה סימטרי לחלוטין ואותם פרמטרים חשמליים.

2>לקיבול המבוזר של משרן המצב המשותף יש השפעה שלילית על דיכוי רעש בתדר גבוה ויש למזער אותו.

3 >ערך השראות של משרן המצב המשותף קשור לפס תדר הרעש שצריך לסנן ולקיבול התואם. ערך השראות הוא בדרך כלל בין 2mH ~ 50mH.

מקור המאמר: נדפס מחדש מהאינטרנט

Xuange הוקמה בשנת 2009. Theשנאים בתדר גבוה ונמוך, משרנים וספקי כוח לכונן LEDמיוצרים נמצאים בשימוש נרחב בספקי כוח לצרכנים, ספקי כוח תעשייתיים, ספקי כוח אנרגיה חדשים, ספקי כוח LED ותעשיות אחרות.
Xuange Electronics נהנית ממוניטין טוב בשווקים מקומיים וזרים, ואנו מקבליםהזמנות OEM ו-ODM.בין אם אתה בוחר מוצר סטנדרטי מהקטלוג שלנו או מחפש עזרה בהתאמה אישית, אל תהסס לדון בצרכי הרכישה שלך עם Xuange.

https://www.xgelectronics.com/products/

וויליאם (מנהל מכירות כללי)

186 8873 0868 (Whats App/We-Chat)

אֶלֶקטרוֹנִי:sales@xuangedz.com

liwei202305@gmail.com

(מנהל מכירות)

186 6585 0415 (Whats App/We-Chat)

E-Mail: sales01@xuangedz.com

(מנהל שיווק)

153 6133 2249 (Whats App/אנחנו צ'אטים)

E-Mail: sales02@xuangedz.com

זמן פרסום: 28 במאי 2024