Analisis terperinci dari pengukuran penerima uji EMI

1. Pengantar
Dengan pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern, elektronika, elektronika daya, dan peralatan listrik semakin banyak digunakan. Sinyal elektromagnetik spektrum lebar berdensitas tinggi yang dihasilkan oleh mereka selama operasi memenuhi seluruh ruang, membentuk lingkungan elektromagnetik yang kompleks. Lingkungan elektromagnetik yang kompleks membutuhkan peralatan elektronik dan catu daya untuk memiliki kompatibilitas elektromagnetik yang lebih tinggi. Oleh karena itu, teknologi menekan interferensi elektromagnetik telah mendapat perhatian lebih dan lebih. Grounding, shielding, dan filtering adalah tiga langkah utama untuk menekan interferensi elektromagnetik. Berikut ini terutama memperkenalkan filter EMI yang digunakan dalam catu daya, prinsip dasarnya, dan metode aplikasi yang benar.

2. Peran filter kebisingan dalam peralatan catu daya
Catu daya peralatan elektronik, seperti jaringan listrik AC 220V/50Hz atau generator AC 115V/400Hz, memiliki berbagai kebisingan EMI, di antaranya sumber interferensi EMI buatan manusia, seperti emisi radio dari berbagai radar, navigasi, komunikasi, dan peralatan lainnya. Sinyal, yang akan menginduksi interferensi elektromagnetik sinyal pada saluran listrik dan kabel penghubung peralatan elektronik, mesin berputar listrik dan sistem pengapian, yang akan menghasilkan proses transien dan gangguan kebisingan terpancar di sirkuit beban induktif; dan sumber interferensi alami, seperti petir Fenomena pelepasan dan kebisingan interferensi langit-listrik di alam semesta, yang pertama memiliki durasi pendek tetapi energi yang besar, dan yang terakhir memiliki rentang frekuensi yang luas. Selain itu, komponen sirkuit elektronik itu sendiri juga akan menghasilkan noise termal saat bekerja.

Ini interferensi elektromagnetik kebisingan, melalui radiasi dan kopling konduksi, dapat mempengaruhi operasi normal berbagai perangkat elektronik yang beroperasi di lingkungan ini.

Semua jenis catu daya yang diatur itu sendiri juga merupakan sumber dari interferensi elektromagnetik. Dalam catu daya yang diatur linier, arus berdenyut searah yang dibentuk oleh penyearah juga dapat menyebabkan interferensi elektromagnetik; catu daya switching memiliki keunggulan ukuran kecil dan efisiensi tinggi, dan semakin banyak digunakan dalam peralatan elektronik modern, tetapi karena digunakan dalam konversi daya ketika dalam keadaan switching, itu adalah sumber kebisingan EMI yang kuat, dan noise EMI yang dihasilkannya memiliki rentang frekuensi yang luas dan intensitas yang tinggi. Ini interferensi elektromagnetik kebisingan juga mencemari lingkungan elektromagnetik melalui radiasi dan konduksi, sehingga mempengaruhi pengoperasian normal perangkat elektronik lainnya.

Untuk peralatan elektronik, ketika EMI kebisingan mempengaruhi sirkuit analog, rasio signal-to-noise dari transmisi sinyal akan memburuk, dan dalam kasus yang parah, sinyal yang akan ditransmisikan akan diliputi oleh kebisingan EMI dan tidak dapat diproses. Kapan EMI kebisingan mempengaruhi sirkuit digital, dapat menyebabkan kesalahan dalam hubungan logika, yang mengarah ke hasil yang salah.

Untuk peralatan catu daya, selain sirkuit konversi daya, ada sirkuit penggerak, sirkuit kontrol, sirkuit perlindungan, sirkuit deteksi level input dan output, dll., Dan sirkuitnya cukup kompleks. Sirkuit ini terutama terdiri dari sirkuit terpadu tujuan umum atau tujuan khusus. Ketika terjadi malfungsi karena interferensi elektromagnetik, catu daya akan berhenti bekerja, menyebabkan peralatan elektronik tidak dapat bekerja secara normal. Filter kebisingan jaringan dapat secara efektif mencegah catu daya tidak berfungsi karena eksternal gangguan kebisingan elektromagnetik.

Selain itu, sebagian dari EMI kebisingan yang masuk dari ujung input catu daya dapat muncul di ujung keluaran catu daya, dan itu akan menghasilkan tegangan induksi di sirkuit beban catu daya, yang menjadi alasan sirkuit tidak berfungsi atau mengganggu sinyal transmisi di sirkuit. Masalah ini juga dapat dicegah dengan filter kebisingan.

LISUN Sistem penerima EMI untuk konduksi radiasi EMI (Electromagnetic Interference) atau melakukan uji emisi. Itu EMI-9KB Penerima EMI diproduksi oleh struktur penutupan penuh dan bahan konduktibilitas elektro yang kuat, yang memiliki efek pelindung tinggi. Karena teknologi baru untuk Sistem Tes EMI, ini memecahkan masalah EMI mandiri instrumen. Hasil pengujian sesuai dengan laporan pengujian format internasional. Sistem Uji EMI EMI-9KB sepenuhnya bertemu CISPR15:2018, CISPR16-1, GB17743, FCC, EN55015 dan EN55022.

Peran filter kebisingan dalam peralatan catu daya adalah sebagai berikut::
(1) Mencegah kebisingan elektromagnetik eksternal mengganggu kerja sirkuit kontrol peralatan catu daya itu sendiri;
(2) Mencegah kebisingan elektromagnetik eksternal mengganggu pekerjaan beban catu daya;
(3) Menekan EMI dihasilkan oleh catu daya itu sendiri;
(4) Menekan EMI dihasilkan oleh peralatan lain dan disebarkan melalui catu daya.

Ketika catu daya switching itu sendiri bekerja dan peralatan elektronik dalam keadaan switching, kebisingan terminal akan muncul di ujung input peralatan catu daya, mengakibatkan gangguan radiasi dan konduksi, dan juga akan memasuki jaringan listrik AC untuk mengganggu peralatan elektronik lainnya, sehingga tindakan efektif harus diambil untuk menekannya. . Perisai elektromagnetik adalah cara terbaik untuk menekan interferensi terpancar dari EMI kebisingan. Dalam hal menekan gangguan yang dilakukan dari kebisingan EMI, penggunaan EMI filter adalah cara yang sangat efektif, dan tentu saja, langkah-langkah grounding yang baik harus digunakan.

Berbagai negara di dunia telah menerapkan aturan batas kebisingan elektromagnetik yang ketat, seperti Amerika Serikat memiliki FCC, Jerman memiliki FTZ, VDE dan standar lainnya. Jika peralatan elektronik tidak memenuhi aturan batas kebisingan, produk tidak dapat dijual dan digunakan.

Karena alasan di atas, perlu untuk merancang dan menggunakan filter kebisingan jaringan yang memenuhi persyaratan dalam peralatan catu daya.

3. Jenis Kebisingan dan Filter EMI
Ada dua jenis derau EMI pada kabel input catu daya: derau mode umum dan derau mode diferensial, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Kebisingan EMI yang ada di antara kabel input AC dan ground disebut derau mode umum. Hal ini dapat dianggap sebagai sinyal interferensi dengan potensi yang sama dan fase yang sama ditransmisikan pada saluran input AC, yaitu tegangan V1 dan V2 pada Gambar 1. Noise EMI yang ada di antara kabel input AC disebut noise mode diferensial, yang dapat dikatakan sebagai sinyal interferensi dengan beda fasa 180° yang ditransmisikan pada saluran input AC, yaitu tegangan V3 pada Gambar 1. Common mode noise adalah arus interferensi yang mengalir ke ground dari saluran input AC, dan mode diferensial noise adalah arus interferensi yang mengalir di antara saluran input AC. Kebisingan EMI yang dilakukan pada saluran input daya apa pun dapat diwakili oleh mode umum dan kebisingan mode diferensial, dan kedua kebisingan EMI ini dapat diperlakukan sebagai sumber EMI independen untuk ditekan secara terpisah.

Ketika mengambil langkah-langkah untuk menekan kebisingan interferensi elektromagnetik, pertimbangan utama harus untuk menekan kebisingan mode umum, karena kebisingan mode umum menempati bagian utama di seluruh domain frekuensi, terutama di domain frekuensi tinggi, dan kebisingan mode diferensial menyumbang sebagian besar. di domain frekuensi rendah, jadi harus didasarkan pada Karakteristik kebisingan EMI ini digunakan untuk memilih filter EMI yang sesuai.

Filter kebisingan untuk catu daya dapat dibagi menjadi tipe terintegrasi dan diskrit sesuai dengan bentuknya. Jenis terintegrasi adalah untuk merangkum kumparan induktor, kapasitor, dll dalam cangkang logam atau plastik; jenis diskrit adalah memasang kumparan induktor, kapasitor, dll. pada papan cetak untuk membentuk filter peredam bising. Bentuk mana yang digunakan tergantung pada biaya, karakteristik, ruang pemasangan, dll. Jenis terintegrasi memiliki biaya tinggi, karakteristik yang baik dan pemasangan yang fleksibel; jenis diskrit memiliki biaya lebih rendah, tetapi pelindungnya tidak bagus, dan dapat didistribusikan secara bebas di papan cetak.

4. Struktur dasar filter kebisingan
Filter kebisingan EMI catu daya adalah filter low-pass pasif, yang mentransmisikan arus bolak-balik ke catu daya tanpa redaman, dan sangat mengurangi kebisingan EMI yang diperkenalkan dengan arus bolak-balik. Mereka memasuki jaringan AC dan mengganggu peralatan elektronik lainnya.

Struktur dasar filter kebisingan grid AC fase tunggal ditunjukkan pada Gambar 2. Ini adalah jaringan pasif empat terminal yang terdiri dari komponen parameter terpusat. Komponen utama yang digunakan adalah kumparan induktor mode umum L1, L2, induktor mode diferensial L3, L4, kapasitor mode umum CY1, CY2 dan kapasitor mode diferensial CX. Jika jaringan filter ini ditempatkan di ujung input catu daya, L1 dan CY1 dan L2 dan CY2 masing-masing membentuk filter low-pass antara dua pasang port independen pada saluran masuk AC, yang dapat mengurangi gangguan mode umum yang ada pada saluran masuk AC. kebisingan, mencegah mereka memasuki catu daya. Kumparan induktansi mode umum digunakan untuk meredam kebisingan mode umum pada saluran masuk AC. L1 dan L2 umumnya dililit dengan jumlah lilitan yang sama dalam arah yang sama pada inti ferit dari rangkaian magnet tertutup. Fluks magnet yang dihasilkan oleh arus bolak-balik dalam dua kumparan membatalkan satu sama lain, sehingga inti magnet tidak menjenuhkan fluks magnet, dan nilai induktansi dari dua kumparan lebih besar dan tetap tidak berubah dalam keadaan mode umum.

Kumparan induktansi mode diferensial L3, L4 dan kapasitor mode diferensial CX membentuk filter low-pass antara port independen dari saluran masuk AC, yang digunakan untuk menekan kebisingan gangguan mode diferensial pada saluran masuk AC dan mencegah catu daya peralatan agar tidak terganggu olehnya.

Filter kebisingan catu daya yang ditunjukkan pada Gambar 2 adalah jaringan pasif dengan penolakan dua arah. Memasukkannya di antara jaringan listrik AC dan catu daya sama dengan menambahkan penghalang pemblokiran antara kebisingan EMI keduanya. Filter pasif sederhana seperti itu berfungsi sebagai peredam kebisingan dua arah, sehingga dapat digunakan di berbagai peralatan elektronik. telah banyak digunakan.

5. Prinsip desain utama filter kebisingan
Inti magnetik yang digunakan dalam kumparan induktansi mode umum adalah toroidal, berbentuk E dan berbentuk U. Bahannya umumnya ferit. Inti toroidal cocok untuk arus besar dan induktansi kecil. Sirkuit magnetiknya lebih panjang dari bentuk E dan U, dan tidak ada celah. , induktansi yang lebih besar dapat diperoleh dengan jumlah lilitan yang lebih sedikit, dan karena karakteristik ini, ia memiliki karakteristik frekuensi yang lebih baik. Fluks kebocoran koil dari inti magnet berbentuk E kecil, jadi ketika kebocoran fluks magnet induktansi dapat mempengaruhi sirkuit lain atau sirkuit lain memiliki kopling magnetik dengan induktansi mode umum, dan efek redaman kebisingan yang diperlukan tidak dapat diperoleh, Inti magnetik berbentuk E harus dipertimbangkan. induktansi mode umum.

Kumparan induktansi mode diferensial umumnya menggunakan inti magnet yang ditekan bubuk logam. Karena rentang frekuensi rendah inti magnetik yang ditekan bubuk, dari puluhan kHz hingga beberapa MHz, karakteristik tumpang tindih DC-nya baik, dan induktansi tidak akan turun secara signifikan dalam aplikasi arus tinggi. Paling cocok untuk induktor mode diferensial.

Pada Gambar 2, filter kebisingan catu daya menggunakan dua jenis kapasitor, CX, CY1 dan CY2. Mereka memiliki fungsi yang berbeda dalam filter dan memiliki persyaratan tingkat keamanan yang berbeda, sehingga parameter kinerjanya terkait langsung dengan kinerja keselamatan filter.

Kapasitor mode diferensial CX terhubung ke kedua ujung saluran masuk AC. Selain tegangan AC pengenal, juga akan menempatkan berbagai tegangan puncak EMI yang ada di antara saluran masuk AC. Oleh karena itu, persyaratan kinerja kapasitor menahan tegangan dan tegangan puncak transien relatif tinggi, dan pada saat yang sama, diperlukan bahwa setelah kapasitor gagal, sirkuit berikutnya dan keselamatan pribadi tidak dapat terancam. Tingkat keamanan kapasitor CX dibagi menjadi dua kategori: X1 dan X2. Tipe X1 cocok untuk acara-acara umum, dan tipe X2 cocok untuk aplikasi di mana tegangan puncak kebisingan tinggi terjadi.

Kapasitor mode umum CY terhubung antara saluran masuk AC dan ground sasis. Mereka diharuskan memiliki margin keamanan yang cukup dalam hal sifat listrik dan mekanik. Jika terjadi kerusakan dan korsleting, sasis peralatan akan berbahaya. Jika insulasi atau perlindungan pembumian peralatan gagal, operator dapat mengalami sengatan listrik dan bahkan membahayakan keselamatan pribadi. Oleh karena itu, kapasitas kapasitor CY harus dibatasi sehingga arus bocor di bawah tegangan frekuensi pengenal kurang dari nilai spesifikasi aman. Selain itu, juga harus memiliki tegangan ketahanan yang cukup dan margin tegangan puncak transien tinggi, dan jika terjadi kerusakan tegangan, harus dalam keadaan rangkaian terbuka, sehingga selubung peralatan tidak akan terisi daya.

Singkatnya, ketika merancang dan memilih filter kebisingan jaringan, kinerja keselamatan induktor dan kapasitor yang digunakan harus dipertimbangkan terlebih dahulu karena mereka bekerja di lingkungan tegangan tinggi, arus tinggi, dan interferensi elektromagnetik yang keras. Untuk kumparan induktansi, inti magnetnya, bahan belitan, bahan isolasi dan jarak isolasi, kenaikan suhu kumparan, dll harus diperhatikan. Untuk kapasitor, jenis kapasitansi, tegangan tahan, tingkat keamanan, kapasitas, arus bocor, dll. harus diprioritaskan, dan terutama diperlukan untuk memilih produk yang telah lulus sertifikasi keselamatan dari badan keselamatan internasional.

4) Singkatnya, hal-hal berikut harus diperhatikan saat menggunakan filter kebisingan catu daya:
sebuah. Filter harus dipasang sedekat mungkin dengan saluran masuk AC peralatan, dan saluran masuk AC tanpa filter harus sesingkat mungkin di peralatan;
b. Kabel kapasitor dalam filter harus sesingkat mungkin untuk mencegah reaktansi induktif dan kapasitif timah beresonansi pada frekuensi yang lebih rendah;
c. Ada arus besar yang mengalir pada kabel ground filter, yang akan menghasilkan radiasi elektromagnetik. Filter harus terlindung dengan baik dan diarde;
d. Jalur input dan jalur output filter tidak dapat digabungkan bersama. Saat memasang kabel, cobalah untuk menambah jarak di antara mereka untuk mengurangi sambungan di antara mereka. Sebuah partisi atau lapisan pelindung dapat ditambahkan.

6. Kesimpulan
Desain dan pemilihan interferensi elektromagnetik filter terutama didasarkan pada karakteristik gangguan kebisingan dan persyaratan kompatibilitas elektromagnetik sistem, berdasarkan pemahaman rentang frekuensi interferensi elektromagnetik dan memperkirakan perkiraan besarnya interferensi. Pertama-tama, perlu memahami lingkungan penggunaan filter (tegangan penggunaan, arus beban, suhu dan kelembaban sekitar, guncangan getaran, metode dan lokasi pemasangan, dll.), dan fokus pada parameter kinerja keselamatannya, karena berkaitan dengan peralatan dan keselamatan pribadi. Juga membuat filter menghasilkan penekanan terbaik dari kebisingan EMI. Struktur jaringan dan parameter filter harus dipilih sesuai dengan persyaratan sirkuit akses dan prinsip menghasilkan ketidakcocokan impedansi terbesar. Untuk karakteristik redaman kebisingan elektromagnetik yang optimal, filter harus dipasang dengan benar pada peralatan elektronik.

Lisun Instrumen Terbatas ditemukan oleh LISUN GROUP di 2003. LISUN sistem kualitas telah disertifikasi secara ketat oleh ISO9001:2015. Sebagai Keanggotaan CIE, LISUN produk dirancang berdasarkan CIE, IEC dan standar internasional atau nasional lainnya. Semua produk lulus sertifikat CE dan diautentikasi oleh lab pihak ketiga.

Produk utama kami adalah Goniofotometer, Mengintegrasikan Sphere, Spectroradiometer, Generator Surge, Senjata Simulator ESD, Penerima EMI, Peralatan Uji EMC, Penguji Keamanan Listrik, Kamar Lingkungan, suhu Kamar, Kamar Iklim, Kamar Termal, Tes Semprotan Garam, Ruang Uji Debu, Uji tahan air, Uji RoHS (EDXRF), Uji Kawat Cahaya dan Uji Jarum Api.

Silakan hubungi kami jika Anda membutuhkan dukungan.
Dep Teknologi:  Service@Lisungroup.com , Cell / WhatsApp: +8615317907381
Dep Penjualan:  Sales@Lisungroup.com , Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tags:EMI-9KA , EMI-9KB