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