Elektronik Gerilim Dönüştürücüleri için EMC Performans Testleri Tasarımı ve İyileştirme

1 Elektronik Voltaj Dönüştürücülerinin EMC Performansına Genel Bakış
1.1 EMC'nin Tanımı ve Gereklilikleri

Elektromanyetik Uyumluluk (EMC), bir cihaz/sistem'in belirli bir elektromanyetik ortamda rahatsız edilmeden çalışabilme ve diğer varlıklara kabul edilebilir olmayan elektromanyetik干擾已終止，請問是否需要我繼續完成剩餘部分的翻譯？ 抱歉，似乎我的回應被意外中斷了。我將繼續完成剩余部分的土耳其語翻譯。

Yeteneklerini ifade eder. Elektronik voltaj dönüştürücüler için, EMC karmaşık ortamlarda istikrarlı ölçüm performansını gerektirir ve diğer cihazlara müdahale etmemelidir. Onların EMC performansı, tasarım ve üretim sırasında dikkate alınmalı ve güvence altına alınmalıdır.

1.2 Çalışma Prensibi

Elektronik voltaj dönüştürücüler, manyetik indüksiyon ve yüksek hassasiyetli elektronik ölçüm kullanarak güç sistemlerindeki yüksek gerilim sinyallerini düşük gerilim sinyallere dönüştürür. Genellikle birincil sensör, ikincil dönüştürme devresi ve sinyal işleme birimi içerir: birincil sensör, birincil gerilime orantılı zayıf akım/gerilime yüksek gerilim sinyallerini dönüştürür; ikincil devre, bunları standart dijital/analog sinyallere dönüştürür; işlem birimi, ölçüm doğruluğunu ve istikrarını artırmak için sinyalleri filtreler, amplifikasyon yapar ve kalibre eder. Bunlar tek bir devrenin gerilim, akım ve gücünü (Şekil 1'de gösterildiği gibi) veya tek/çoklu devrelerin gerilim/akımını ölçebilir.

1.3 Elektromanyetik Müdahale ve Hassasiyet Analizi

Elektronik voltaj dönüştürücüler, diğer elektrik ekipmanlarından (örneğin, yıldırım darbeleri, anahtar işlemlerinden kaynaklanan geçici aşırı gerilimler) elektromanyetik müdahaleye maruz kalabilir, bu da ölçüm performansını düşürür (örneğin, hataların artması, okumaların istikrarsız olması).

2 Elektronik Voltaj Dönüştürücülerinin (EVT) Elektromanyetik Uyumluluk Performans Testlerinin Analizi
2.1 Test İçeriği ve Değerlendirme Kriterleri

Bir EVT'nin elektromanyetik uyumluluk performans testi, gerçek çalışma ortamlarında istikrarlı ve doğru bir şekilde çalışmasını sağlamak için kritik bir adımdır. Test, EVT'nin interferans direncini ve çeşitli elektromanyetik rahatsızlıklar altında performansını değerlendirmeye odaklanır. Değerlendirme kriterleri, test sonuçlarının şiddetine göre A ve B seviyesine ayrılmıştır:

• A Seviyesi: Doğruluk spesifikasyon sınırları içinde normal performansı korur. Değerlendirme, EVT'ye elektromanyetik müdahale olduğunda, ölçüm doğruluğunun belirlenen sınırlar içinde kalması gerektiğini gerektirir. Bu, çıkış gerilim sinyalinin gerçek değere uyuşmasını ve güç sisteminin normal izleme ve kontrolünün bozulmamasını sağlar.

• B Seviyesi: Koruma fonksiyonlarıyla ilgisi olmayan ölçüm performansındaki geçici azalmayı kabul eder. Kriterler, elektromanyetik müdahale altında ölçüm performansındaki geçici düşüşleri, koruma fonksiyonlarının normal çalışmasını etkilemediği veya cihazın yeniden başlatılmasına neden olmadığı sürece izin verir. Çıkış gerilimin, gereksiz müdahale veya güç sisteminin zarar görmesini önlemek için 500 V'de kontrol edilmesi gerekir.

2.2 İletilen Müdahale Testleri

İletilen müdahale, iletken yollar (örneğin, tel, metal boru) aracılığıyla iletilen elektromanyetik rahatsızlıkları ifade eder. EVT'ler için, iletilen müdahale büyük bir zorluktur.

• Elektriksel Hızlı Geçişi/Burst (EFT/B) Testi: Anahtarlama sırasında indüktif yüklerden (örneğin, röle, kontaktör) kaynaklanan geçici rahatsızlıkları simüle eder. Bu genellikle geniş frekans spektrumu vardır ve EVT'nin çalışmasını bozabilir. Test, EVT'ye hızlı geçiş serileri uygular, çıkış gerilim sinyalinin istikrarını ve doğruluğunu gözlemleyerek interferans direncini değerlendirir.

• Dalga (Darbe) Dayanıklılık Testi: Anahtarlama, yıldırım vuruşları vb. olaylardan kaynaklanan geçici aşırı gerilimler/akımları simüle eder. Bu olaylar yüksek enerji ve kısa süreli olup, EVT'nin yalıtımını ve ölçüm doğruluğunu ciddi şekilde etkiler. Test, EVT'ye dalga gerilimleri uygular ve hasar veya performans azalması olmadan rahatsızlıkları dayanma yeteneğini doğrular.

2.3 Yayılan Müdahale Testleri

• Gerilim Frekansı Manyetik Alan Direnç Testi: EVT'nin güç frekansı manyetik alan ortamlardaki performansını değerlendirir. Kontrollü bir güç frekansı manyetik alanı uygulayarak, test çıkış gerilim sinyalinin istikrarını ve doğruluğunu gözlemleyerek interferans direncini değerlendirir.

• Sönük Dalgalı Manyetik Alan Direnç Testi: Yüksek gerilim ana hatlarında yüksek gerilim anahtarlama işlemleri sırasında üretilen sönük dalgalı manyetik alanları simüle eder. Bu alanlar hızlı sönmeleri ve yüksek frekanslara sahiptir, EVT'nin ölçüm doğruluğunu potansiyel olarak bozabilir. Test, EVT'nin istikrarlı ölçüm performansını koruyup korumadığını kontrol etmek için sönük dalgalı manyetik alanlar uygular.

• Puls Manyetik Alan Direnç Testi: Binalar veya diğer metal yapılar üzerindeki yıldırım vuruşlarından kaynaklanan pulslu manyetik alanları simüle eder. Bu alanlar hızlı yükseliş zamanlarına ve yüksek tepe yoğunluklarına sahiptir, EVT'nin yalıtımını ve ölçüm doğruluğunu tehdit eder. Test, EVT'nin hasar veya performans azalması olmadan rahatsızlıkları dayanma yeteneğini doğrulamak için pulslu manyetik alanlar uygular.

• Radyo Frekansı Radyasyon Elektromanyetik Alan Direnç Testi: EVT'nin radyo frekansı (RF) radyasyon ortamlarındaki (örneğin, endüstriyel elektromanyetik kaynaklar, radyo yayınları, mobil iletişim baz istasyonları) performansını değerlendirir. Kontrollü RF radyasyon alanları uygulayarak, test çıkış gerilim sinyalinin istikrarını ve doğruluğunu gözlemleyerek interferans direncini değerlendirir.

3 Elektronik Voltaj Dönüştürücülerinin Elektromanyetik Uyumluluğu İçin Tasarım İlkeleri
3.1 Devre Tasarım İlkeleri

• Yapışkan Zemin Tasarımı: Devre tasarımı sırasında, sinyal hatlarını şasi ile yalıtmak için yapışkan zemin teknolojisini kullanın. Bu, şasi üzerindeki interferans akımlarının doğrudan sinyal devresine bağlanmasını önler, gürültü interferansını azaltır ve sinyal doğruluğunu ve istikrarını artırır.

• Mantıklı Kablolama Düzeni: Güç hatları, zemin hatları ve çeşitli sinyal hatlarını düzgünce düzenleyin—bu, koplama interferansını minimize etmenin anahtarıdır. EVT devre tasarımı sırasında, hatlar arasındaki koplamayı minimuma indirin. Katlı kablo düzeni ve dikgen yönlendirme (paralel seyirlerden kaçınmak için) yöntemleri, elektromanyetik indüksiyonu ve kapasitif koplamayı azaltır.

• Filtre Kapasitörü Tasarımı: Modül güç girişinde filtre kapasitörler uygulayarak, güç kaynağı yoluyla giren interferans sinyallerini bastırın. Filtre kapasitörler, kapasitans, gerilim derecesi ve frekans karakteristikleri gibi parametrelere dayanarak seçilir, böylece güç kaynağından yüksek frekanslı gürültü ve interferansı etkili bir şekilde filtreler.

• Düşük Seviye Mantık Tasarımı: Gereksiz yüksek mantık seviyelerini önleyerek devre enerji tüketimini ve yüksek frekanslı interferansı azaltın. EVT devre tasarımı sırasında, yüksek frekanslı gürültü emisyonunu ve alımını minimize etmek için düşük seviye mantık cihazlarını (örneğin, 3.3 V cihazları) önceliklendirin.

• Yükseliş/Düşüş Süresi Kontrolü: Devre fonksiyon sınırları dahilinde en yavaş izin verilen yükseliş ve düşüş sürelerini seçin, gereksiz yüksek frekanslı bileşenlerin oluşturulmasını önleyin. Bu, devredeki yüksek frekanslı gürültüyü azaltır ve sinyal istikrarını ve doğruluğunu artırır.

3.2 İç Yapı Tasarım İlkeleri

• Tamamen Kapalı Kalkan Yapısı: Şasi için tamamen kapalı bir kalkan kullanın, tüm yüzeyler arasında iyi temas sağlayın ve düzgün bir şekilde yerleştirin. Bu, dış elektromanyetik alan interferansını etkili bir şekilde engeller ve iç elektronik devrelerin dış rahatsızlıklardan korunmasını sağlar.

• Gösterilen Kablo Uzunluğunu Minimuma İndirin: Şasi içindeki tüm gösterilen kabloları mümkün olduğunca kısa tutun, elektromanyetik radyasyonu ve koplama interferansını azaltın. EVT iç tasarımında, bileşen yerleşimini ve yerleşimini optimize ederek gösterilen kablo uzunluklarını minimuma indirin.

• Kablo Gruplandırma ve Bağlama: Kabloları sinyal türüne (örneğin, dijital ve analitik hatları ayırarak) göre gruplayın ve gruplar arasında uygun boşluk bırakın. Bu, kablolar arasındaki çapraz konuşma miktarını azaltarak sinyal netliğini ve doğruluğunu artırır.

• Yalıtkan Yapıştırıcı Bağlama: Tüm şasi arayüz bağlantı noktalarında yalıtkan yapıştırıcı kullanarak iyi bir elektriksel bağlantıyı ve kalkan etkinliğini sağlayın. Bu, temas direncini azaltır ve kalkan performansını artırır.

4 Elektronik Voltaj Dönüştürücülerinin Elektromanyetik Uyumluluk Performansını Artırma Stratejileri
4.1 Güç Girişi için Anti-Interferans Tasarımı
4.1.1 Güç Filtreleri Yükleme

Güç filtresi, güç kaynağındaki yüksek frekanslı gürültüyü ve geçici darbeleri filtreleyebilen etkili bir elektromanyetik interferans baskılayıcı cihazdır. Güç filtresi seçerken, EVT'nin nominal gücüne ve çalışma ortamına bağlı olarak uygun filtre modelini ve özelliklerini seçin ve filtreyi en iyi filtreleme etkisi için güç girişi yakınına kurun.

4.1.2 Yedekli Güç Kaynağı Tasarımını Benimsenme

EVT'nin güç kaynak güvenilirliğini artırmak için, yedekli bir güç kaynağı tasarımı benimsenir, yani iki veya daha fazla güç modülü konfigüre edilir. Bir güç modülü başarısız olduğunda, diğer güç modülleri hızlı bir şekilde güç sağlama görevini üstlenerek EVT'nin normal çalışmasını sağlar. Bu, EVT'nin anti-interferans yeteneğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda genel istikrarını da artırır.

4.1.3 Güç Hatlarının Kalkanlamasını ve Yerdeğini Güçlendirme

Güç hatları, elektromanyetik interferansın yayılmasındaki önemli yollardan biridir. Güç hatlarındaki elektromanyetik interferansı azaltmak için, güç hatlarını metal bir kalkan tabakasıyla sararak kalkanlı kablolar kullanılır, bu da elektromanyetik dalgaların radyasyonunu ve kopmasını azaltır. Aynı zamanda, güç hatlarının iyi bir şekilde yerleştirildiğinden emin olun, interferans akımını toprağa yönlendirerek EVT'nin zarar görmesini önleyin.

4.2 Sinyal Girişlerinin Elektrostatik Deşarj Koruması
4.2.1 Geçici Müdahale Emicme Bileşenlerini Kurulum

Geçici müdahale emicme bileşenleri, örneğin Transient Voltage Suppressors (TVS) ve varistörler, elektrostatik deşarj sırasında hızla deşarj enerjisini emer ve voltajı güvenli bir seviyede tutarak EVT'nin iç elektronik bileşenlerini korur. Geçici mudahale emicme bileşenleri seçerken, EVT'nin sinyal özellikleri ve çalışma ortamına bağlı olarak uygun bileşen modelini ve özelliklerini seçin.

4.2.2 Diferansiyel Sinyal Aktarım Yöntemini Benimsenme

Diferansiyel sinyal aktarım yöntemi, ortak mod interferansına karşı etkili bir şekilde direnç gösterebilir ve sinyal anti-interferans yeteneğini artırabilir. EVT'nin sinyal giriş tasarımı, sinyali pozitif ve negatif kanallara bölerek aktarır. İki kanal arasındaki sinyal farklarını karşılaştırarak etkili bilgi çıkarılır, bu, sinyal aktarım kalitesini artırmakla kalmaz, aynı zamanda elektrostatik deşarjın EVT'ye olan interferansını da azaltır.

4.3 Şasi Kalkanlaması Performansının Optimizasyonu
4.3.1 Yüksek Manyetik Nispetiye Sahip Malzemeleri Seçme

Şasi malzemesi seçimi, kalkanlama etkisi açısından kritik önem taşır. Şasinin manyetik alan kalkanlama yeteneğini artırmak için, demir levha gibi yüksek manyetik nispete sahip malzemeler seçilir, bu da manyetik alan enerjisini etkili bir şekilde emer ve dağıtarak, EVT'nin içine manyetik alanın interferansını azaltır. Metallerin nispeti manyetik değerleri Tablo 1'de gösterilmiştir.

4.3.2 Şasi Yapı Tasarımını Optimize Etme

Şasi yapısı, kalkanlama etkisi açısından önemli bir faktördür. EVT'nin şasi tasarımında, çeşitli yüzeyler arasındaki iyi temas ve yerleştirme sağlamak için tamamen kapalı bir kalkan yapısı benimsenir.

4.3.3 Şasi Yerdeğini Güçlendirme

Şasi yerdeği, kalkanlama etkisi açısından kritik önem taşır. EVT'nin şasi tasarımında, şasi ile toprak arasındaki iyi bir yerleştirmeyi sağlamak, interferans akımını toprağa yönlendirmek gerekir.

Ayrıca, yüksek frekans harmonikleri ve elektromanyetik radyasyon gibi interferanslar da yayabilir, diğer cihazları etkileyebilir. Tasarım sırasında bu interferans ve hassasiyet zorluklarına basitleştirme ve koruma önlemleriyle yaklaşılması gerekir.

5 Sonuç

Bu makale, elektronik voltaj dönüştürücülerinin elektromanyetik uyumluluk performansına derinlemesine araştırma ve tasarım yapmaktadır. Devre tasarım ilkeleri, iç yapı tasarım ilkeleri ve elektromanyetik uyumluluk performansı iyileştirme stratejileri dahil olmak üzere bir dizi önlem önerilmektedir. Amac, karmaşık elektromanyetik ortamlarda EVT'nin anti-interferans yeteneğini ve istikrarını artırmak, güç sistemlerinde gerilim sinyallerini doğru ve güvenilir bir şekilde ölçebilmesini sağlamak ve güç sistemlerinin güvenli ve istikrarlı çalışması için güçlü bir garanti sağlamaktır.