ปลดปล่อยความโกรธของธรรมชาติ: ควบคุมพลังของเครื่องกำเนิดไฟกระชากและฟ้าผ่า

I. มาตรฐานสำหรับ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระชาก ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

มาตรฐานแห่งชาติสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟกระชาก คือ GB/T17626.5 (เทียบเท่ากับมาตรฐานสากล IEC61000-4-5)

ครั้งที่สอง มาตรฐานเครื่องกำเนิดไฟกระชากฟ้าผ่าจะจำลองสถานการณ์ต่างๆ ที่เกิดจากฟ้าผ่าทางอ้อมเป็นหลัก

(1) เมื่อฟ้าผ่ากระทบสายภายนอก กระแสไฟฟ้าจำนวนมากจะไหลเข้าสู่สายภายนอกหรือความต้านทานกราวด์ ส่งผลให้ แรงดันไฟฟ้ารบกวน
(2) ฟ้าผ่าทางอ้อม (เช่น ฟ้าผ่าระหว่างเมฆหรือภายในเมฆ) ทำให้เกิดแรงดันและกระแสบนเส้นภายนอก
(3) เมื่อใด ฟ้าผ่า ใกล้กับวัตถุ จะมีการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากำลังสูงรอบๆ ซึ่งกระตุ้นให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่เส้นภายนอก
(4) เมื่อเกิดฟ้าผ่าใกล้พื้นดิน การรบกวนจะเกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟฉาลงดินไหลผจานระบบสายดินสาธารณะ

สาม. นอกเหนือจากการจำลองฟ้าผ่าแล้ว มาตรฐานยังจำลองการรบกวนที่เกิดจากการกระทำของสวิตช์ในบางโอกาส เช่น สถานีย่อย รวมถึง:

(1) การรบกวนแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากสวิตช์ของระบบจ่ายไฟหลัก (เช่นสวิตช์ของกลุ่มตัวเก็บประจุ)
(2)แรงดันไฟฟ้ารบกวน เกิดจากการที่สวิตซ์ตัวเล็กกระโดดไปใกล้ตัวเครื่อง
(3) การสลับอุปกรณ์ด้วยสายเรโซแนนซ์ควบคู่กัน
(4) ความผิดพลาดของระบบต่าง ๆ เช่นไฟฟ้าลัดวงจรและอาร์ก
มาตรฐานได้อธิบายเครื่องกำเนิดรูปคลื่นที่แตกต่างกันสองเครื่อง: เครื่องหนึ่งคือรูปคลื่นที่เกิดจากฟ้าผ่าบนสายไฟ และอีกเครื่องหนึ่งคือรูปคลื่นที่เกิดจากสายสื่อสาร เส้นทั้งสองนี้ได้รับการป้องกัน แต่ความต้านทานของเส้นจะแตกต่างกันไป: รูปคลื่นที่เกิดจากฟ้าผ่าบนสายไฟค่อนข้างแคบ (50uS) และขอบนำจะคมชัดกว่า (1.2uS) ในขณะที่รูปคลื่นที่เกิดขึ้นบนสายสื่อสารค่อนข้างกว้าง แต่ขอบนำจะนุ่มนวลกว่า ในการวิเคราะห์วงจรของเรา เรามุ่งเน้นไปที่รูปคลื่นที่เกิดจากฟ้าผ่าบนสายไฟเป็นหลัก และแนะนำเทคโนโลยีป้องกันฟ้าผ่าของสายสื่อสารโดยย่อ

ในการออกแบบวงจรป้องกันไฟกระชากโหมดร่วม สันนิษฐานว่าโหมดร่วมและโหมดดิฟเฟอเรนเชียลไม่เป็นอิสระจากกัน อย่างไรก็ตาม ทั้งสองส่วนนี้ไม่ได้เป็นอิสระจากกันจริงๆ เนื่องจากโช้คโหมดทั่วไปสามารถให้การเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียลที่มีนัยสำคัญได้ ตัวเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียลนี้สามารถจำลองได้โดยการเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียลที่แยกจากกัน

เพื่อที่จะใช้การเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียล ในกระบวนการออกแบบ โหมดทั่วไปและโหมดดิฟเฟอเรนเชียลไม่ควรได้รับการออกแบบพร้อมกัน แต่ควรทำในลำดับที่แน่นอน ประการแรก ควรวัดและกรองสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปออก ด้วยเครือข่ายการปฏิเสธโหมดดิฟเฟอเรนเชียล (DMRN) ส่วนประกอบของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลสามารถถูกกำจัดได้ จึงสามารถวัดสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปได้โดยตรง หากตัวกรองโหมดทั่วไปได้รับการออกแบบเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณรบกวนของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลไม่เกินช่วงที่อนุญาตในเวลาเดียวกัน ควรวัดทั้งโหมดทั่วไปและสัญญาณรบกวนของโหมดดิฟเฟอเรนเชียล เนื่องจากส่วนประกอบของโหมดทั่วไปเป็นที่รู้กันว่าต่ำกว่าขีดจำกัดความทนทานต่อเสียง มีเพียงส่วนประกอบของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลเท่านั้นที่เกินขีดจำกัด ซึ่งสามารถลดทอนลงได้ด้วยการเหนี่ยวนำการรั่วไหลของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลของตัวกรองโหมดทั่วไป สำหรับระบบจ่ายไฟพลังงานต่ำ การเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียลของโช้คโหมดทั่วไปก็เพียงพอแล้วในการแก้ปัญหาการแผ่รังสีของโหมดดิฟเฟอเรนเชียล เนื่องจากอิมพีแดนซ์ของแหล่งกำเนิดของการแผ่รังสีของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลมีขนาดเล็ก ดังนั้นการเหนี่ยวนำเพียงเล็กน้อยเท่านั้นจึงมีประสิทธิภาพ

สำหรับแรงดันไฟกระชากที่ต่ำกว่า 4000Vp โดยทั่วไปจะใช้เฉพาะวงจร LC เท่านั้นในการจำกัดและทำให้การกรองราบรื่น และสัญญาณพัลส์จะลดลงเหลือ 2-3 เท่าของระดับเฉลี่ยของสัญญาณพัลส์เท่าที่เป็นไปได้ เนื่องจากกระแสไฟ 50Hz ไหลผ่าน L1 และ L2 ตัวเหนี่ยวนำจึงอิ่มตัวได้ง่าย ดังนั้นโดยทั่วไปจะใช้ตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไปที่มีการเหนี่ยวนำการรั่วไหลขนาดใหญ่สำหรับ L1 และ L2

มันถูกใช้ใน AC และ DC และมักพบเห็นในแหล่งจ่ายไฟ ตัวกรอง EMI, แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์ แต่ไม่ค่อยพบในด้าน DC ซึ่งสามารถพบได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของรถยนต์ มีการเพิ่มตัวเหนี่ยวนำโหมดร่วมเพื่อกำจัดการรบกวนโหมดทั่วไปบนเส้นคู่ขนาน (สองเส้นขึ้นไป) เนื่องจากความไม่สมดุลของอิมพีแดนซ์ในวงจร การรบกวนของโหมดร่วมในท้ายที่สุดจะสะท้อนถึงโหมดดิฟเฟอเรนเชียล เป็นการยากที่จะกรองออกด้วยวิธีกรองโหมดดิฟเฟอเรนเชียล

IV. จำเป็นต้องใช้ตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไปที่ไหน?

ฟ้าแลบ เครื่องกำเนิดไฟกระชาก การรบกวนโหมดทั่วไปมักจะเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า พื้นที่ควบคู่กันที่นี่ ไม่ว่า AC หรือ DC คุณจะมีการส่งผ่านระยะไกล มันเกี่ยวข้องกับการกรองโหมดทั่วไปเพื่อเพิ่มการเหนี่ยวนำโหมดทั่วไป ตัวอย่างเช่น สาย USB จำนวนมากจะเพิ่มวงแหวนบนสาย อินพุตแหล่งจ่ายไฟสวิตช์ ไฟ AC ถูกส่งไปในระยะทางไกล และจำเป็นต้องเพิ่ม โดยปกติแล้วฝั่ง DC ไม่จำเป็นต้องส่งสัญญาณระยะไกลและไม่จำเป็นต้องเพิ่ม หากไม่มีการรบกวนโหมดทั่วไป การเพิ่มจะสิ้นเปลืองและไม่ได้รับผลจากวงจร การออกแบบตัวกรองกำลังมักจะสามารถดูได้จากโหมดทั่วไปและโหมดดิฟเฟอเรนเชียล ส่วนที่สำคัญที่สุดของตัวกรองโหมดทั่วไปคือคอยล์โช้คโหมดทั่วไป เมื่อเทียบกับคอยล์โช้คโหมดดิฟเฟอเรนเชียล ข้อได้เปรียบที่สำคัญของคอยล์โช้คโหมดทั่วไปคือค่าตัวเหนี่ยวนำสูงมาก และปริมาตรมีขนาดเล็ก ปัญหาสำคัญที่ต้องพิจารณาในการออกแบบคอยล์โช้คโหมดร่วมคือการเหนี่ยวนำการรั่วไหล เช่น การเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียล โดยทั่วไป วิธีคำนวณความเหนี่ยวนำการรั่วไหลคือสมมติว่ามีค่าเท่ากับ 1% ของความเหนี่ยวนำโหมดร่วม ในความเป็นจริง ความเหนี่ยวนำการรั่วไหลอยู่ระหว่าง 0.5% ถึง 4% ของการเหนี่ยวนำโหมดทั่วไป เมื่อออกแบบคอยล์โช้คประสิทธิภาพสูงสุด อิทธิพลของข้อผิดพลาดนี้ไม่อาจละเลยได้

Tags:SG61000-5