کاهش EMI مد مشترک در منبع تغذیه فلای بک با پیاده‌سازی روش خنثی‌سازی خازن گرماگیر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار – دانشکده مهندسی برق دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اصفهان (خوراسگان)

2 کارشناس - شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان

چکیده

سازگاری الکترومغناطیسی در منابع تغذیه سوئیچینگ که خود از منابع نویز هستند‏، اهمیت ویژه‌ای دارد. تداخل الکترومغناطیسی (EMI) به شکل هدایتی و یا تشعشعی به بخشهای حساس می‌رسد و در کار آنها اختلال می‌کند. از طرف دیگر، استانداردهای سازگاری الکترومغناطیسی، اجبار دیگری را در کاهش نویز مبدلهای سوئیچینگ ایجاد کرده است. بخش مهمی از نویز ناشی از جریان نویز مد مشترک عبوری از عناصر پارازیتی به سمت زمین مدار است. از جمله مهمترین عناصر پارازیتی از دید نویز مد مشترک، خازن ناشی از گرماگیر کلید (خازن مد مشترک) است. در این مقاله یک روش خنثی‌سازی خازن گرماگیر به کمک مدار پسیو در یک مبدل ایزوله نوع فلای بک w50 پیشنهاد و در نرم افزار OrCAD مدلسازی شده است. همچنین نتایج اندازه‌گیری عملی EMI مد مشترک در نمونه ساخته شده مبدل فلای بک معمولی و فلای بک پیشنهادی برای بررسی دقت مدلسازی ارائه می‌شود. بر اساس نتایج عملی، کاهش قابل ملاحظه سطح EMI مد مشترک بعد از پیاده‌سازی روش خنثی‌سازی خازن گرماگیر تأیید می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Common-Mode EMI Reduction in Switching Flyback Power Supply by Implementing Cancellation Method of Heat-Sink Capacitor

نویسندگان [English]

  • Mohammad Rouholah Yazdani 1
  • Maryam Fazel 2
1 Assistant Professor – Department of Electrical Engineering, Khorasgan Branch, Islamic Azad University, Esfahan, Iran
2 MSc. - Isfahan Science and Technology Town
چکیده [English]

Electromagnetic compatibility in switching power converters which are noise sources themselves, has a special importance. Electromagnetic interference (EMI) in the form of conducted or radiated reaches to sensitive sections and interferes with their operation. On the other, electromagnetic compatibility (EMC) standards causes another forces to reduce noise in switching converters. Major part of noise is due to the common-mode (CM) current passes through parasitic elements to the circuit ground (Earth). One of the important parasitic elements from the CM noise viewpoint is the switch heat-sink capacitor (common-mode capacitor). In this paper, a cancellation method of the heat-sink capacitor via a passive circuit is proposed in a 50W isolated flyback converter and is also modeled in OrCAD software. Also, experimental measurement results of the CM electromagnetic interference in regular and proposed flyback converter prototypes are presented to examine the modeling accuracy. Based on the experimental results, significant reduction of CM-EMI is verified after applying the cancellation method of the heat-sink capacitor.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Common-mode electromagnetic interference(EMI)
  • electromagnetic compatibility
  • heat-sink parasitic capacitor
  • switching flyback converter
[1] L. Xing, J. Sun, "Conducted common-mode EMI reduction byimpedance balancing", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 7, No. 3,pp. 1084–1089, Mar. 2012.

[2] M.R. Yazdani, N.A. Filabadi, J.Faiz , "Conducted electromagnetic interference evaluation of forward converter with symmetric topology and passive filter", IET Power Electronics, Vol. 7, No.5 pp. 113-1120, 2014.

[3] R. Chen, J.D. van Wyk, S. Wang, W.G. Odendaal, "Improving the characteristics of integrated EMI filters by embedded conductive layers", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 20, No. 3, pp. 611–619, May 2005.

[4] B.J. Pierquet, T.C. Neugebauer, D.J. Perreault, "Inductance compensation of multiple capacitors with application to common- and differential-mode filters", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 21, No. 6, Nov. 2006.

[5] S. Wang, F.C. Lee, "Analysis and applications of parasitic capacitance cancellation techniques for EMIsuppression", IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 57, No. 9, pp. 3109-3117, Sep. 2010.

[6] D. Fu, S. Wang, P. Kong, F.C. Lee , "Novel techniques to suppress the common-mode EMI noise caused by transformer parasitic capacitances in DC–DC converters", IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol.60, No. 11, pp. 4968-4977, 2013.

[7] S. Wang, F.C. Lee, J.D. van Wyk, "Design of inductor winding capacitance cancellation for EMI suppression", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 21, No. 6, pp. 1825–1832, Nov. 2006.

[8] S. Wang, F.C. Lee, "Common-mode noise reduction for power factorcorrection circuit with parasitic capacitance cancellation", IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, Vol. 49, No. 3, pp. 537–542, Aug. 2007.

[9] A.J. McDowell, T.H. Hubing, "Parasitic inductance cancellation for surface mount shunt capacitor filters", IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, Vol. 56, No. 1, pp. 74-82, Feb. 2014.

[10] D. Cochrane, D.Y. Chen, D. Boroyevich, "Passive cancellation of common-mode noise in power electronic circuits", IEEE Trans. Power Electronics, Vol. 18, No. 3, pp. 756–763, May 2003.

[11] C.R.Paul, "Introduction to electromagnetic compatibility", John Wiley & Sons Publication, Second Edition, 2006.

[12] IEC International Special Committee on Radio Interference—C.I.S.P.R., Information Technology Equipment—Radio Disturbance Characteristics—Limits and Methods of Measurement—Publication 22, Edition 6, 2008.

[13] E. Adib, H. Farzanehfard, "Family of zero current zero voltage transitionPWMconverters", IET Power Electronics, Vol. 1, No. 1, pp. 144–153, Jun. 2008.

[14] A.I. Pressman, Switching Power Supply Design, McGraw-Hill, 3rd Edition, 2009.

[16] Q. Liu, "Modular approach for characterizing and modeling conducted EMI emissions in power converters", Ph.D Dissertation, Virginia Tech, 2005.

[17] S.M.M. Mirtalaei, S.H.H. Sadeghi, R. Moini, "A combinedmethod-of-moments and near-field measurements for EMI evaluation of switched-mode power supplies", IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 61, No. 4, pp. 1811–1818, Apr. 2014.