Libertando a Fúria da Natureza: Aproveitando o Poder dos Geradores de Surtos e dos Relâmpagos

I. Padrão para Gerador de sobretensão de Dispositivos Eletrônicos

O padrão nacional para equipamentos elétricos gerador de sobretensão é GB/T17626.5 (equivalente ao padrão internacional IEC61000-4-5).

Gerador de surto SG61000 5

II. Os padrões para geradores de raios simulam principalmente diversas situações causadas por descargas atmosféricas indiretas

(1) Quando um raio atinge a linha externa, uma grande quantidade de corrente fluirá para a linha externa ou para a resistência de aterramento, resultando em tensão de interferência.
(2) Quedas indiretas de raios (como raios entre nuvens ou dentro das nuvens) induzem tensão e corrente na linha externa.
(3) Quando queda de raios perto de objetos, um forte campo eletromagnético é criado ao seu redor, o que induz tensão na linha externa.
(4) Quando um raio cai próximo ao solo, a interferência é introduzida quando a corrente de terra passa pelo sistema de aterramento público.

III. Além de simular descargas atmosféricas, a norma também simula interferências induzidas por ações de comutação em ocasiões como subestações, incluindo:

(1) interferência de tensão gerada pela chave do sistema de alimentação principal (como a chave de um grupo de capacitores);
(2)tensão de interferência causado pelo pequeno interruptor saltando próximo ao dispositivo;
(3)dispositivos de manobra com linha ressonante acoplada;
(4)várias falhas sistemáticas, como curto-circuito e arco voltaico;
Dois geradores de formas de onda diferentes são descritos no padrão: um é a forma de onda induzida por um raio na linha de energia e o outro é a forma de onda induzida na linha de comunicação. Ambas as linhas são blindadas, mas a impedância das linhas varia: a forma de onda induzida por um raio na linha de energia é relativamente estreita (50uS) e a borda principal é mais nítida (1.2uS); enquanto a forma de onda induzida na linha de comunicação é relativamente ampla, mas a borda principal é mais suave. Em nossa análise do circuito, nos concentramos principalmente na forma de onda induzida por raios na linha de energia e apresentamos brevemente a tecnologia de proteção contra raios da linha de comunicação.

No projeto do circuito de supressão de surto de modo comum, assume-se que o modo comum e o modo diferencial são independentes um do outro. No entanto, estas duas partes não são realmente independentes, porque as bobinas de modo comum podem fornecer uma indutância de modo diferencial significativa. Esta indutância de modo diferencial pode ser simulada por indutâncias de modo diferencial separadas.

Para utilizar a indutância do modo diferencial, no processo de projeto, o modo comum e o modo diferencial não devem ser projetados ao mesmo tempo, mas devem ser feitos em uma determinada ordem. Em primeiro lugar, o ruído de modo comum deve ser medido e filtrado. Com a Rede de Rejeição de Modo Diferencial (DMRN), o componente de modo diferencial pode ser eliminado, de modo que o ruído de modo comum pode ser medido diretamente. Se o filtro de modo comum projetado for para garantir que o ruído do modo diferencial não exceda a faixa permitida ao mesmo tempo, então tanto o ruído do modo comum quanto o do modo diferencial deverão ser medidos. Como se sabe que o componente de modo comum está abaixo do limite de tolerância ao ruído, apenas o componente de modo diferencial excede o limite, o que pode ser atenuado pela indutância de fuga de modo diferencial do filtro de modo comum. Para sistemas de fonte de alimentação de baixa potência, a indutância do modo diferencial do indutor de modo comum é suficiente para resolver o problema da radiação do modo diferencial, porque a impedância da fonte da radiação do modo diferencial é pequena, portanto, apenas uma quantidade muito pequena de indutância é eficaz.

Para tensões de surto abaixo de 4000Vp, geralmente apenas o circuito LC é usado para limitar e suavizar a filtragem, e o sinal de pulso é reduzido na medida do possível para 2-3 vezes o nível médio do sinal de pulso. Como a corrente de potência de 50 Hz flui através de L1 e L2, a indutância é facilmente saturada, portanto, uma indutância de modo comum com grande indutância de fuga é geralmente usada para L1 e L2.

É usado em CA e CC e é frequentemente visto no filtro EMI da fonte de alimentação, na fonte de alimentação do interruptor, mas raramente no lado CC, o que pode ser visto na eletrônica automotiva. A indutância de modo comum é adicionada para eliminar a interferência de modo comum em linhas paralelas (duas linhas ou mais). Devido ao desequilíbrio de impedância no circuito, a interferência no modo comum reflete, em última análise, no modo diferencial. É difícil filtrar pelo método de filtragem de modo diferencial.

4. Onde o indutor de modo comum precisa ser usado?

Relâmpago gerador de sobretensão a interferência de modo comum é geralmente radiação eletromagnética, espaço acoplado aqui, então, seja CA ou CC, você tem transmissão de longa distância, envolve filtragem de modo comum para adicionar indutância de modo comum. Por exemplo, muitas linhas USB adicionam anéis à linha. A entrada da fonte de alimentação do switch, a energia CA é transmitida por longas distâncias e precisa ser adicionada. Normalmente, os lados DC não precisam de transmissão de longa distância e não precisam ser adicionados. Sem interferência de modo comum, adicioná-la é um desperdício e não traz ganho no circuito. O design do filtro de potência geralmente pode ser visualizado no modo comum e no modo diferencial. A parte mais importante do filtro de modo comum é a bobina de estrangulamento de modo comum. Comparada com a bobina de indutância de modo diferencial, a vantagem significativa da bobina de indutância de modo comum é que seu valor de indutância é muito alto e seu volume é pequeno. O problema importante a ser considerado no projeto da bobina de indutância de modo comum é a sua indutância de fuga, ou seja, a indutância de modo diferencial. Geralmente, a maneira de calcular a indutância de fuga é assumir que ela é 1% da indutância de modo comum. Na verdade, a indutância de fuga está entre 0.5% e 4% da indutância de modo comum. Ao projetar a bobina de estrangulamento de desempenho ideal, a influência deste erro não pode ser ignorada.