Zavarforrások, szűrők, földelési rendszerek kialakítása

Moduláramkörök és készülékek 1

Zavarforrások, szűrők, földelési rendszerek kialakítása

Moduláramkörök és készülékek 2

Legfontosabb zavarforrások

• Hálózati zavarok

• Elektromechanikus elemek kapcsolásakor keletkező zavarok

• Félvezetős (tirisztoros, triakos) teljesítményszabályozásnál fellépő zavarok

Moduláramkörök és készülékek 3

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 4

Tranziens jellegű zavarok

T

/T<

Moduláramkörök és készülékek 5

Hálózati zavarok elleni védekezés

• Hálózati szűrők

• Félvezető szűrő elemek (varisztor)

• Szinkron átalakítók

Moduláramkörök és készülékek 6

Hálózati szűrők

• Aluláteresztő LC szűrők. • L,C értéke függ a készülék belső

impedanciájától is• PCB-n ajánlott elrendezés:

Moduláramkörök és készülékek 7

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 8

Kompakt szűrők kivitele

• PCB-re szerelhető szűrő

• Készülék fémtestre szerelhető szűrő

Moduláramkörök és készülékek 9

Kompakt szűrők kivitele

• Előlapra, hátlapra szerelhető:– Szűrő– Biztosíték– Hálózati

kapcsoló– Hálózati

csatlakozó aljzat

– Hálózati kábel– Árnyékolt doboz

Moduláramkörök és készülékek 10

Háromfázisú szűrő

Moduláramkörök és készülékek 11

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 12

Szinkron átalakító

Motor Gen.Zavart ~ Tiszta ~

Moduláramkörök és készülékek 13

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 14

Induktív terhelés áramának megszakítása

RL

L

CpU0 U1

i0u

U

R

L

CL p1

0max

01

LCp

Moduláramkörök és készülékek 15

Védelem az induktív feszültséglökés ellen

RL

L

CpU0 U1

i0

A

B

RS

A

B

V

A

B

D

A

B

R

C

Ohmikus csillapítás Varisztor

Dióda Soros RC tag

A

B

Moduláramkörök és készülékek 16

Félvezetős teljesítményszabályzás elve

TiUbe Rt

it

Ut

Uv vezérlő impulzusok

gyújtási szög áramfolyási szög=180

Moduláramkörök és készülékek 17

Félvezetős teljesítményszabályzás

• Előnyök– folyamatos teljesítményszabályozás– a terhelés csak rövid ideig energiamentes– veszteségmentes

• Hátrányok– torzulás a tápfeszültség hullámformájában– jelentős sugárzási zavar

Moduláramkörök és készülékek 18

Torzulás a tápfeszültség hullámformájában

i1

ut

Moduláramkörök és készülékek 19

Védekezés a tápfeszültség hullámforma torzulása ellen

• Periódussorozat szabályozás (burst controll)

• Két feszültségszint között kapcsoló szabályozás

• Szinkronizált megcsapolásváltás

Moduláramkörök és készülékek 20

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 21

Két feszültségszint közötti kapcsolás

• A “kikapcsolt” állapotban is esik feszültség a terhelésen

• Nullátmenetnél kapcsolás

• A hálózat időbeli terhelésváltozása az előbbinél kisebb

Moduláramkörök és készülékek 22

Szinkronizált megcsapolásváltás

Ube

Tr

Ti1

Ti2 Ti3

Ti4

Uki1

Uki2

Uki Rt

Moduláramkörök és készülékek 23

Zavarérzékeny berendezések védelme

• Helyes földelési rendszer megválasztása

• Jelvezetékek védelme

• Árnyékolások

Moduláramkörök és készülékek 24

Földelési rendszer

• Vonatkoztatási pont: jelvezetékek potenciálját vonatkoztatjuk (föld)

• Védőföldelés: készülékház potenciálja a hálózati védőföldre kötve

Moduláramkörök és készülékek 25

Sínrendszerű (összefűzéses) földelési modell

GND

Ut

RGND1 RGND2 RGNDn

ZL1ZL2 ZLnI1 I2 In

UGND1 UGND2 UGNDn

UGND1=RGND1(I1+I2+………In)UGND2=UGND1+RGND2(I2+…In).UGNDn=UGNDn-1+RGNDnIn

…..

…..

Moduláramkörök és készülékek 26

Csillagpontszerű földelési modell

GND

Ut

RGND1

RGND2

RGNDn

ZL1ZL2 ZLnI1 I2 In

UGND1UGND2 UGNDn

…..

Moduláramkörök és készülékek 27

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 28

Nyomtatott áramköri lemezek speciális földelési megoldásai

• Különböző teljesítményszintű áramkörök összeföldelése

• Nagyfrekvenciás áramkörök földelése

• Analóg és digitális elektronikát is tartalmazó áramkörök földelése

Moduláramkörök és készülékek 29

Különböző teljesítményszint

Nagyteljesítmény

Kisteljesítmény

Összeföldelés csak egy pontban!!

Moduláramkörök és készülékek 30

Nagyfrekvenciás áramkörök földelése

JeláramVisszáram a földvezetéken

GND

f > 10..30 MHz esetén a kialakult hurokantenna sugározni fog!Többrétegű panel – földréteg, tápréteg!

Moduláramkörök és készülékek 31

Nagyfrekvenciás áramkörök földelése, a visszáram útja a földrétegen

JeláramJeláram

Visszáram

Visszáram

f < 1 MHz esetén a visszáram útja a legkisebb ellenállást követi

f >> 1 MHz esetén a visszáram útja a legkisebb impedanciát követi

C

LZ

Moduláramkörök és készülékek 32

Többrétegű lemezek földelési megoldásai

NégyrétegűHatrétegű

Jel2

Jel1

GND

VCC

Optimális

Nem optimális

Jel1

Jel2

Jel3

Jel4

Jel1

Jel2

Jel3

GND

GND

GND

VCC

VCC

Optimális

Optimális

Optimális

Optimális

Optimális

Nem optimális

Nem optimális

Moduláramkörök és készülékek 33

Analóg-digitális panel

Digit GND Analóg GNDLP Szűrő

Digit táp Analóg táp

Aluláteresztő szűrőn keresztül, egy pontban összeföldelés