Transcript Document
Zavarforrások, szűrők, földelési rendszerek kialakítása Moduláramkörök és készülékek 1 Legfontosabb zavarforrások • Hálózati zavarok • Elektromechanikus elemek kapcsolásakor keletkező zavarok • Félvezetős (tirisztoros, triakos) teljesítményszabályozásnál fellépő zavarok Moduláramkörök és készülékek 2 Hálózati zavarok csoportosítása • Periódikus – Kisfrekvenciás (f<10 kHz) • Félvezetős teljesítményszabályzás • Gépjárművek • Mágneskapcsolók – Nagyfrekvenciás (f>10 kHz) • • • • Nagyfrekvenciás generátorok Kapcsolóüzemű tápegységek Mikrohullámú eszközök Rádió, TV • Tranziens jellegű – gyors, de ritka impulzusok Moduláramkörök és készülékek 3 Tranziens jellegű zavarok t T t / T< 10-5 Moduláramkörök és készülékek 4 Hálózati zavarok elleni védekezés • Hálózati szűrők • Félvezető szűrő elemek (varisztor) • Szinkron átalakítók Moduláramkörök és készülékek 5 Hálózati szűrők • Aluláteresztő LC szűrők. • L,C értéke függ a készülék belső impedanciájától is • PCB-n ajánlott elrendezés: Moduláramkörök és készülékek 6 Kompakt szűrők • Technikai paraméterek: – Univerzális szűrők • 200 kHz – 200 MHz • 40 dB csillapítás • 0,5…10 A terhelés – Nagy csillapítású szűrők • 200 kHz – 200 MHz • 60 dB csillapítás • 0,5…10 A terhelés – Alacsony frekvenciájú szűrők: • 100 kHz – 100 MHz • 40 dB csillapítás • 0,5…10 A terhelés Moduláramkörök és készülékek 7 Kompakt szűrők kivitele • PCB-re szerelhető szűrő • Készülék fémtestre szerelhető szűrő Moduláramkörök és készülékek 8 Kompakt szűrők kivitele • Előlapra, hátlapra szerelhető: – – – – Szűrő Biztosíték Hálózati kapcsoló Hálózati csatlakozó aljzat – Hálózati kábel – Árnyékolt doboz Moduláramkörök és készülékek 9 Háromfázisú szűrő Moduláramkörök és készülékek 10 Félvezető szűrő elemek (varisztorok) • • • • Különleges, szimmetrikus karakterisztika Gyors működés Párhuzamosan a hálózati feszültséggel Ha -U0<u<U0 R~végtelen egyébként R~0 Moduláramkörök és készülékek 11 Szinkron átalakító Zavart ~ Motor Gen. Moduláramkörök és készülékek Tiszta ~ 12 Elektromechanikus elemek működésekor keletkező zavarok • Relé kontaktusok, mágneskapcsolók, kapcsolók, nyomógombok működésekor • Főleg induktív elemek áramának megszakításakor keletkeznek • Ismétlődő ívkisülések sorozata • Nagy amplitúdó (~kV), magas frekvenciatartalom (~10 MHz Moduláramkörök és készülékek 13 Induktív terhelés áramának megszakítása u1max i0 U0 L R L Cp L U0 Cp RL U1 0 1 LC p Moduláramkörök és készülékek 14 Védelem az induktív feszültséglökés ellen Ohmikus csillapítás A i0 Varisztor A RS A V L B U0 Cp B U1 RL A A B C D B Dióda Moduláramkörök és készülékek R B Soros RC tag 15 Félvezetős teljesítményszabályzás elve Uv vezérlő impulzusok it Ube Ti Rt Ut gyújtási szög áramfolyási szög =180 Moduláramkörök és készülékek 16 Félvezetős teljesítményszabályzás • Előnyök – folyamatos teljesítményszabályozás – a terhelés csak rövid ideig energiamentes – veszteségmentes • Hátrányok – torzulás a tápfeszültség hullámformájában – jelentős sugárzási zavar Moduláramkörök és készülékek 17 Torzulás a tápfeszültség hullámformájában i1 ut Moduláramkörök és készülékek 18 Védekezés a tápfeszültség hullámforma torzulása ellen • Periódussorozat szabályozás (burst controll) • Két feszültségszint között kapcsoló szabályozás • Szinkronizált megcsapolásváltás Moduláramkörök és készülékek 19 Periódus sorozat szabályozás • Egész számú periódus bekapcsolt, egész számú periódus kikapcsolt állapot. • Előnyök – nullátmenetnél kapcsolás (élettartam nő) – feszültségingadozás kiküszöbölése • Hátrányok – nem folyamatos szabályozás – fogyasztó hosszab ideig nem kap teljesítményt – a hálózat időbeli terhelése változó Moduláramkörök és készülékek 20 Két feszültségszint közötti kapcsolás • A “kikapcsolt” állapotban is esik feszültség a terhelésen • Nullátmenetnél kapcsolás • A hálózat időbeli terhelésváltozása az előbbinél kisebb Moduláramkörök és készülékek 21 Szinkronizált megcsapolásváltás Ti1 Uki2 Tr Uki1 Ti2 Ti3 Uki Rt Ti4 Ube Moduláramkörök és készülékek 22 Zavarérzékeny berendezések védelme • Helyes földelési rendszer megválasztása • Jelvezetékek védelme • Árnyékolások Moduláramkörök és készülékek 23 Földelési rendszer • Vonatkoztatási pont: jelvezetékek potenciálját vonatkoztatjuk (föld) • Védőföldelés: készülékház potenciálja a hálózati védőföldre kötve Moduláramkörök és készülékek 24 Sínrendszerű (összefűzéses) földelési modell ….. I1 ZL1 ZL2 I2 ZLn In Ut RGND1 RGND2 RGNDn ….. GND UGND1 UGND2 UGNDn UGND1=RGND1(I1+I2+………In) UGND2=UGND1+RGND2(I2+…In) . UGNDn=UGNDn-1+RGNDnIn Moduláramkörök és készülékek 25 Csillagpontszerű földelési modell ….. ZL1 I1 ZL2 I2 In ZLn Ut RGND1 RGND2 RGNDn GND UGND1 UGND2 Moduláramkörök és készülékek UGNDn 26 Vonatkozási földelési rendszer kialakítása • Nyomtatott áramköri lemezeken belül vastag vezetékezés, földelő felület (sínrendszer) • Részegységek között sodrott vezetékek, tápsinek (sínrendszer, csillagpont) • Készülékek között tápsinek (szekrényen belül) sodrott vezetékek (csillagpont) Moduláramkörök és készülékek 27 Nyomtatott áramköri lemezek speciális földelési megoldásai • Különböző teljesítményszintű áramkörök összeföldelése • Nagyfrekvenciás áramkörök földelése • Analóg és digitális elektronikát is tartalmazó áramkörök földelése Moduláramkörök és készülékek 28 Különböző teljesítményszint Nagyteljesítmény Összeföldelés csak egy pontban!! Kisteljesítmény Moduláramkörök és készülékek 29 Nagyfrekvenciás áramkörök földelése Visszáram a földvezetéken GND Jeláram f > 10..30 MHz esetén a kialakult hurokantenna sugározni fog! Többrétegű panel – földréteg, tápréteg! Moduláramkörök és készülékek 30 Nagyfrekvenciás áramkörök földelése, a visszáram útja a földrétegen Jeláram Jeláram Visszáram Visszáram f < 1 MHz esetén a visszáram útja a legkisebb ellenállást követi f >> 1 MHz esetén a visszáram útja a legkisebb impedanciát követi Z L C Moduláramkörök és készülékek 31 Többrétegű lemezek földelési megoldásai Hatrétegű Négyrétegű Jel1 Optimális Jel1 Optimális GND GND VCC Jel2 Optimális Jel3 Nem optimális Jel2 Nem optimális VCC Jel4 Jel1 Nem optimális Optimális GND Jel2 Optimális VCC GND Jel3 Moduláramkörök és készülékek Optimális 32 Analóg-digitális panel Analóg táp Digit táp Digit GND LP Szűrő Analóg GND Aluláteresztő szűrőn keresztül, egy pontban összeföldelés Moduláramkörök és készülékek 33