Was ist der Denkprozess für die Spezifikation einer EMI-Bypass-Kappe auf der Sekundärseite des Leitungstransformators?

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Es stellt sich heraus, dass ich die Rolle des fraglichen Kondensators hier fälschlicherweise als EMI-Filter für Leitungsrauschen interpretiert hatte. Es sieht so aus, als ob ein Kondensator in dieser Position tatsächlich als Dämpfer für hochfrequente Schaltspitzen / Rauschen des Gleichrichters dient. Obwohl es vielleicht unwahrscheinlich ist, dass es zu späteren Stufen der Schaltung geleitet wird (da es von der in Sperrichtung vorgespannten Gleichrichterdiode enthalten ist), kann ohne Unterdrückung, dass hochfrequentes Rauschen abgestrahlt werden.

Ich spezifiziere eine EMI-Bypass-Kappe zur Platzierung auf der Sekundärwicklung eines Netztransformators. Es speist eine einfache lineare Versorgung, die als Vorspannungsversorgung für ein DC-Labornetzteil dient, das ich als Lernprojekt entwerfe ( C5 im Schema unten):

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Ich bin mir ziemlich sicher, dass die richtige Antwort ein Filmkondensator mit ungefähr 0,1 uF 100 V (vielleicht 250 V) ist, da ich diesen in anderen Schaltungen verwendet habe. Aber ich möchte verstehen, wie ich selbst durch den Designprozess gehen kann, auch wenn ich in diesem Fall auf die gleiche Antwort komme.

Hier ist, was ich bisher habe:

  • Der Kondensator sollte nicht größer als nötig sein, da er einen erheblichen Pegel des gewünschten 60-Hz-Wechselstroms überbrückt. Beispielsweise würde ein 1-uF-Kondensator etwa 25 mA RMS überbrücken.

  • Der Frequenzgang der Kappe muss gut sein, damit sie hochfrequentes Rauschen bis weit in den MHz-Bereich eliminiert.

  • Wenn der Kondensator zu klein ist, kann er niederfrequentes Rauschen möglicherweise nicht sehr gut umgehen, da seine Impedanz bei einer bestimmten Frequenz in umgekehrtem Verhältnis zu seiner Kapazität (C) steht.

Folgendes weiß ich nicht:

  • Der praktische Bereich von EMI-Frequenzen, den wir in einer solchen Situation umgehen möchten. Ich bin mir nicht sicher, was normalerweise in der Nähe ist, und vielleicht gelangt nicht alles aufgrund seiner natürlichen Induktivität oder so durch den Transformator.

  • Ob die Arbeitsspannung der Kappe erhöht werden muss, um mögliche Transienten mit hoher Spannung aufzunehmen, die durchkommen könnten.

  • Warum eine einfache alte Keramikkappe es nicht gut machen würde.

Kann mir jemand helfen, den Designraum für diese Komponente zu verstehen?

"Ich habe gesehen, dass es in anderen Schaltkreisen verwendet wird" - haben Sie einen oder mehrere Links zu einem anderen Schaltkreis, der diese Methode verwendet?
Die Bench Supplies der Serie Agilent E361XA haben Kappen an diesen Positionen, schematisch hier ein paar Seiten vom Ende des PDF.
In Bezug auf das Nebenschließen von Strom speichert die Kappe (ohnehin eine ideale) nur den Strom, sodass die Wirkung eines größeren Kondensators wirklich darin besteht, den Strom um einige Grad nachzueilen. Dennoch besteht keine Notwendigkeit, eine Kappe zu verwenden, die größer als nötig ist. Der Spannungspunkt ist einer der Gründe, RC anstelle nur einer Kappe zu verwenden (wie in einer der Antworten angegeben); Das R verlangsamt den Spannungsanstieg der Kappe und verbraucht einen Teil der überschüssigen Energie (die Kappe speichert sie nur).

Antworten (3)

Sie möchten nicht nur Kondensatoren, sondern einen RC-Snubber an den Sekundärwicklungen des Transformators installieren. Der Grund dafür ist, dass, wenn die Sekundärspannung so weit abfällt, dass die Dioden nicht mehr leiten, aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Leerlaufkapazität der Diode und der Induktivität des Transformators ein erhebliches Klingeln auftritt. Hier ist eine Anmerkung zum Snubber-Design, aber es ist ziemlich technisch und geht davon aus, dass Sie mehr über den Transformator wissen, als Sie wahrscheinlich tatsächlich wissen.

Ein Kondensator allein verschlimmert wahrscheinlich das Klingeln. Ein Widerstand ist notwendig, da es die Komponente ist, die Energie dissipiert und daher das Q des LC-Klingelns reduziert.

Die genaue Wahl von R und C hängt von Ihrer Auswahl an Brückengleichrichtern und Transformatoren ab, und die genaueste Art, den Snubber zu entwerfen, scheint empirisch zu sein, da alle Unbekannten beim Kauf eines beliebigen Transformators aus dem Geschäft ohne ein superdetailliertes Datenblatt vorhanden sind.

Schauen Sie sich diesen diyaudio-Thread an , wo sie ein Gerät beschreiben, um den Transformator mit Impulsen anzutreiben und dadurch die Wirkung des Snubbers zu messen.

Meine vage Erinnerung daran, als ich das letzte Mal einen Überspannungsschutz entworfen habe, war, dass die Wahl von R wichtig ist, um Q dahin zu bringen, wo Sie es wollen, aber Sie müssen nicht superpräzise sein, und das C (in Reihe mit dem R) existiert lediglich, um zu verhindern, dass der R bei 50/60 Hz viel Leistung abgibt. Sie sehen also vielleicht ein paar hundert Ohm (völlig abhängig vom Transformator!) Und etwa 100 nF von C, aber der genaue Wert von C spielt überhaupt keine Rolle. C muss nur groß genug sein, damit die RC-Impedanz bei der Klingelfrequenz sehr nahe an R liegt und bei 50-60 Hz "hoch" ist.

Ich glaube, du hast es auf den Kopf getroffen, William! Ich habe mich geirrt, als ich dachte, die Beispiele, die ich gesehen hatte, waren EMI-Filter, eher waren es einfache Snubber. Das PDF, auf das Sie verlinkt haben, war sehr hilfreich und hat mich auch zu den Suchbegriffen geführt, die ich brauchte, um viele zusätzliche Ressourcen zu finden :)

Ich habe ein paar unausgegorene Ideen - sie drehen sich in der Regel um die Tatsache, dass es auf der Primärseite keinen dieser Kondensatortypen gibt, also denke ich eher, dass sie da sind, um dv / dt-Probleme am Brückengleichrichter zu verhindern Eingänge, die die Möglichkeit einer tatsächlichen negativen Spannung am Ausgang verursachen. Dies kann aus zwei gleichzeitigen Gründen und nicht aus individuellen Gründen geschehen: -

  • Die Brückendioden haben eine relativ hohe Eigenkapazität und
  • Der Hochstrom/Niedrigstrom-Schalter arbeitet und erzeugt große (ish) Rücklaufspannungen.

Hier sind meine Kommentare zu einem Auszug der Schaltung: -

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Aha, sehr interessant. Ich gehe also davon aus, dass es nicht üblich ist, eine Kappe in dieser Position (auf den Sekundärteilen) für den EMI-Bypass zu platzieren, und sie kann in diesem Fall aufgrund des Wicklungsschalters verwendet werden. Mein Design verwendet so etwas nicht, also brauche ich vielleicht keine Kappe über der Sekundärseite. Eine andere Tischversorgung, die ich untersucht habe, hat eine Bypass-Kappe über der Primärseite, es war eine Keramikscheibe IIRC. Vielleicht sollte ich stattdessen in diese Richtung gehen :)
Es ist schwierig und ziemlich spekulativ und kann dazu führen, dass Ausfallmechanismen der Brücken aufgrund von dv / dt (irgendwie) bekannt sind?
Ich habe kürzlich etwas gelesen, in dem erwähnt wurde, dass Sie diese Kapazität durch Verwendung schneller Dioden (niedriger Trr) verringern könnten. Das Problem bei ihnen ist, dass sie dazu neigen, einen hohen Vorwärtsabfall und damit eine hohe Verlustleistung zu haben. Dies kann also etwas mit der von Ihnen erwähnten Diodenkapazität und einem gewissen Durchschießen zu tun haben, das beim Nulldurchgang auftritt.
Ok Andy, deine Antwort hat mich wirklich auf den richtigen Weg gebracht. Ich habe basierend auf Ihrer Anweisung ein wenig mehr recherchiert und bin zu dem Schluss gekommen, dass diese Kondensatoren sehr wahrscheinlich als Snubber dienen. Ich hatte es vorher nicht bemerkt, aber die Schaltaktion der Gleichrichter, wenn sie vom leitenden in den nichtleitenden (in Sperrrichtung vorgespannten) Zustand wechseln, wenn sie mit der Induktivität der Transformatorsekundärseite gekoppelt sind, kann ein ziemlich wildes Klingeln erzeugen (wie 100 V davon in diesem Fall basierend auf einer schnellen Simulation). Ich muss noch viel mehr darüber lernen, aber vielen Dank, dass du mich auf den richtigen Weg gebracht hast :)
Alle Links, die mehr Informationen geben, werden geschätzt, Alter. Ich frage mich jedoch, warum diese Idee an Beliebtheit verloren hat - wir verwenden immer noch ziemlich beschissene Brücken, also warum sollte diese Technik heute immer noch nicht oft verwendet werden?

Die Kappe über der Sekundärseite hat im Grunde die gleiche Funktion wie 4 Kappen, eine über jeder Diode. Der traditionelle Grund ist EMV oder "PARD" von den Dioden. In den alten Tagen, als ich dünn war und dickes Haar hatte, war AM-Radio genauso üblich Netztransformatoren. Wenn keine Kapazität vorhanden war, bekamen Sie ein schreckliches Summen, wenn ein Sender eingestellt wurde. Dies wurde damals als Modulationsbrummen bezeichnet. Außerdem bekamen Sie manchmal ein schreckliches Lautsprecherknallen, wenn Sie das Gerät ausschalten. Dies war auf gespeicherte induktive Energie im Leistungstransformator zurückzuführen, die mit parasitärer Kapazität in Resonanz kam und in empfindliche analoge Schaltungen einstrahlte. Die Kappe dämpft dies nicht, senkt jedoch die Resonanzfrequenz, um die Strahlung zu verringern. Ich setze die Kappen immer ein, weil es sich einfach nicht lohnt diese Probleme zu haben.Auf Ihrem linearen Netzteil könnte es etwas Dummes tun, wie das Ausgeben einer Spannungsspitze beim Ausschalten.

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