Scatenare la furia della natura: sfruttare la potenza dei generatori di sovratensione e dei fulmini

I. Standard per Generatore di sovratensioni dei Dispositivi Elettronici

Lo standard nazionale per le apparecchiature elettriche generatore di sovratensioni è GB/T17626.5 (equivalente allo standard internazionale IEC61000-4-5).

Generatore di picchi SG61000 5

II. Gli standard per i generatori di fulmini simulano principalmente varie situazioni causate da fulmini indiretti

(1) Quando un fulmine colpisce la linea esterna, una grande quantità di corrente fluirà nella linea esterna o nella resistenza di terra, con conseguente tensione di interferenza.
(2) I fulmini indiretti (come i fulmini tra le nuvole o all'interno delle nuvole) inducono tensione e corrente sulla linea esterna.
(3) Quando fulmini in prossimità degli oggetti si crea intorno ad esso un forte campo elettromagnetico che induce tensione sulla linea esterna.
(4) Quando un fulmine cade vicino al suolo, viene introdotta un'interferenza quando la corrente di terra passa attraverso il sistema di terra pubblico.

III. Oltre a simulare i fulmini, lo standard simula anche le interferenze indotte dalle azioni degli interruttori in occasioni come le sottostazioni, tra cui:

(1) interferenza di tensione generata dall'interruttore del sistema di alimentazione principale (come l'interruttore di un gruppo di condensatori);
(2)tensione di interferenza causato dal piccolo interruttore che salta vicino al dispositivo;
(3)apparecchi di manovra con linea risonante accoppiata;
(4) vari guasti sistematici, come cortocircuito e arco elettrico;
Nella norma sono descritti due diversi generatori di forme d'onda: uno è la forma d'onda indotta dai fulmini sulla linea elettrica, e l'altro è la forma d'onda indotta sulla linea di comunicazione. Entrambe queste linee sono schermate, ma l'impedenza delle linee varia: la forma d'onda indotta dal fulmine sulla linea elettrica è relativamente stretta (50uS) e il bordo anteriore è più netto (1.2uS); mentre la forma d'onda indotta sulla linea di comunicazione è relativamente ampia, ma il bordo anteriore è più uniforme. Nella nostra analisi del circuito, ci concentreremo principalmente sulla forma d'onda indotta dai fulmini sulla linea elettrica e presenteremo brevemente la tecnologia di protezione dai fulmini della linea di comunicazione.

Nella progettazione del circuito di soppressione dei picchi di modo comune, si presuppone che il modo comune e il modo differenziale siano indipendenti l'uno dall'altro. Tuttavia, queste due parti non sono realmente indipendenti, poiché le induttanze di modo comune possono fornire un'induttanza di modo differenziale significativa. Questa induttanza in modalità differenziale può essere simulata mediante induttanze in modalità differenziale separate.

Per utilizzare l'induttanza della modalità differenziale, nel processo di progettazione, la modalità comune e la modalità differenziale non dovrebbero essere progettate contemporaneamente, ma dovrebbero essere eseguite in un determinato ordine. Innanzitutto, il rumore di modo comune dovrebbe essere misurato e filtrato. Con la rete di reiezione della modalità differenziale (DMRN), la componente della modalità differenziale può essere eliminata, in modo che il rumore di modo comune possa essere misurato direttamente. Se il filtro di modo comune progettato deve garantire che il rumore di modo differenziale non superi contemporaneamente l'intervallo consentito, è necessario misurare sia il rumore di modo comune che quello di modo differenziale. Poiché è noto che la componente di modo comune è al di sotto del limite di tolleranza del rumore, solo la componente di modo differenziale supera il limite, che può essere attenuato dall'induttanza di dispersione di modo differenziale del filtro di modo comune. Per i sistemi di alimentazione a bassa potenza, l'induttanza in modalità differenziale dell'induttanza in modalità comune è sufficiente per risolvere il problema della radiazione in modalità differenziale, poiché l'impedenza della sorgente della radiazione in modalità differenziale è piccola, quindi solo una quantità molto piccola di induttanza è efficace.

Per sovratensioni inferiori a 4000 Vp, generalmente viene utilizzato solo il circuito LC per limitare e attenuare il filtraggio e il segnale di impulso viene ridotto il più possibile a 2-3 volte il livello medio del segnale di impulso. Poiché la corrente di alimentazione a 50 Hz scorre attraverso L1 e L2, l'induttanza viene facilmente saturata, quindi per L1 e L2 viene solitamente utilizzata un'induttanza di modo comune con grande induttanza di dispersione.

Viene utilizzato in CA e CC ed è spesso visto nel filtro EMI dell'alimentatore, nell'alimentatore a commutazione, ma raramente nel lato CC, che può essere visto nell'elettronica dell'automobile. L'induttanza di modo comune viene aggiunta per eliminare l'interferenza di modo comune su linee parallele (due o più linee). A causa dello squilibrio di impedenza sul circuito, l'interferenza di modo comune si riflette infine sulla modalità differenziale. È difficile filtrare con il metodo di filtraggio in modalità differenziale.

IV. Dove deve essere utilizzato l'induttore di modo comune?

Illuminazione generatore di sovratensioni l'interferenza di modo comune è solitamente una radiazione elettromagnetica, qui accoppiata nello spazio, quindi che si tratti di CA o CC, si ha una trasmissione a lunga distanza, comporta il filtraggio di modo comune per aggiungere induttanza di modo comune. Ad esempio, molte linee USB aggiungono squilli alla linea. L'ingresso dell'alimentatore dell'interruttore, l'alimentazione CA viene trasmessa su lunghe distanze e deve essere aggiunta. Di solito, i lati DC non necessitano di trasmissione a lunga distanza e non è necessario aggiungerli. Senza interferenza di modo comune, aggiungerla è uno spreco e non apporta alcun guadagno al circuito. Il design del filtro di potenza solitamente può essere visualizzato in modalità comune e in modalità differenziale. La parte più importante del filtro di modo comune è la bobina d'arresto di modo comune. Rispetto alla bobina d'induttanza in modalità differenziale, il vantaggio significativo della bobina d'induttanza in modalità comune è che il suo valore di induttanza è molto elevato e il suo volume è piccolo. Il problema importante da considerare nella progettazione della bobina d'induttanza di modo comune è la sua induttanza di dispersione, cioè l'induttanza di modo differenziale. Generalmente, il modo per calcolare l'induttanza di dispersione è assumere che sia l'1% dell'induttanza di modo comune. Infatti l'induttanza di dispersione è compresa tra lo 0.5% e il 4% dell'induttanza di modo comune. Quando si progetta la bobina dello starter con prestazioni ottimali, l'influenza di questo errore non può essere ignorata.