Filtr RFI jest kluczowym elementem rozwiązywania problemów z zakłóceniami elektromagnetycznymi o wysokiej częstotliwości (EMI), co jest szczególnie niezbędne w przypadku urządzeń o dużej mocy i wysokiej częstotliwości, takich jak: ładowarki przemysłowe .

Ładowarki przemysłowe często pracują w złożonych środowiskach elektromagnetycznych: szybkie przełączanie zasilaczy impulsowych, impulsy o dużym natężeniu prądu i równoległa praca wielu urządzeń generują szum o wysokiej częstotliwości, który nie tylko wpływa na wydajność ładowania, ale może również uszkodzić wrażliwe obwody.

Scenariusze zastosowań filtrów RFI obejmują głównie:

Wejście zasilania: Tłumi szumy wspólne i różnicowe w sieci energetycznej i zapobiega przedostawaniu się zakłóceń zewnętrznych do sprzętu przez linię energetyczną.

Port transmisji sygnału: chroni moduły komunikacyjne (takie jak magistrala CAN lub moduł Wi-Fi) przed zakłóceniami o wysokiej częstotliwości, zapewniając stabilność transmisji danych.

Rozdział 2: Źródła zakłóceń częstotliwości radiowej RFI

Podstawowe przyczyny zakłóceń RF w ładowarkach przemysłowych można podzielić na dwie kategorie: generowane wewnętrznie i sprzężone zewnętrznie:

Przełączanie urządzeń mocy o wysokiej częstotliwości: IGBT, MOSFET i inne urządzenia mocy w procesie przełączania (częstotliwość może wynosić do 100 kHz lub więcej) generowane przez przejściową mutację napięcia/prądu, poprzez pasożytniczą formację indukcyjności harmonicznych o wysokiej częstotliwości. Na przykład, szybkość zmiany prądu (di/dt) IGBT 800-woltowego stosu szybkiego ładowania wysokiego napięcia przekracza 10 A/ns, gdy jest wyłączony, co powoduje szerokopasmowe zakłócenia w paśmie 30 MHz - 1 GHz. Ten typ zakłóceń rozprzestrzenia się przez ścieżki przewodzenia (np. linie energetyczne) lub ścieżki promieniowania (np. pasożytnicze sprzężenie pojemnościowe kabli) i wymaga użycia penetrujących filtrów kondensatorowych w celu zablokowania pętli o wysokiej częstotliwości.

Sprzężenie promieniowania elektromagnetycznego: Kable o dużym zasięgu (>3 metrów) tworzą efekt antenowy przy wysokich częstotliwościach, odbierając zewnętrzne sygnały RF (np. stacje bazowe 5G, urządzenia Wi-Fi w paśmie 2,4 GHz) lub emitując

szum wewnętrzny. W środowiskach przemysłowych bezprzewodowe moduły komunikacyjne sąsiednich urządzeń (np. Bluetooth, ZigBee) mogą powodować zakłócenia krzyżowe.

Wady systemu uziemienia: Nadmierna impedancja uziemienia (>0,1Ω) lub nieprawidłowo zaprojektowane pętle uziemienia powodują, że zakłócenia trybu wspólnego są przewodzone przez uziemienie. Na przykład filtry, które nie są mocowane kołnierzowo ze stali ocynkowanej, gdzie utlenianie powierzchni styku znacznie zwiększa impedancję, umożliwiając ucieczkę szumu o wysokiej częstotliwości.

Rozdział 3: Jak unikać zagrożeń, konserwacja i przeglądy

I. Kluczowe środki zapobiegające zagrożeniom związanym z zakłóceniami RF

Tłumienie źródła

Dodaj obwody buforowe (np. sieć absorpcji RC) do urządzeń mocy, aby zmniejszyć di/dt i dv/dt w procesie przełączania i zmniejszyć generację harmonicznych o wysokiej częstotliwości. Użyj kabli ekranowanych (pokrycie ekranu ≥ 85%) i dławików pierścieniowych magnetycznych, aby zablokować ścieżkę sprzęgania zakłóceń promieniowanych.

Rodzaj optymalizacji systemu filtrowania:

Zakłócenia przewodzone poniżej 30MHz: priorytetowe stosowanie filtrów typu π (tłumienie wstawiania ≥40 dB).

Zakłócenia promieniowane powyżej 1 GHz: Należy stosować filtry przepustowe z metalową wnęką (np. seria TDK BFC).

Zapewnij dopasowanie impedancji filtra, np. filtr typu C dopasowany do źródła o wysokiej impedancji, filtr typu L dopasowany do źródła o niskiej impedancji.

II. Punkty konserwacyjne

Kontrola stanu fizycznego: Sprawdzaj impedancję styku między obudową filtra a płytą montażową co miesiąc (wartość docelowa <5 mΩ) i używaj wewnętrznych podkładek zębatych, aby zapobiec utlenianiu. W środowisku o wysokiej temperaturze regularnie czyść otwory chłodzące filtra, aby uniknąć gromadzenia się kurzu, co prowadzi do nadmiernego wzrostu temperatury (>85℃).

Badanie parametrów elektrycznych: należy kwartalnie mierzyć tłumienność za pomocą analizatora widma: w paśmie 500 MHz - 2 GHz filtr należy wymienić, jeśli wartość tłumienności spadnie o więcej niż 3 dB.

Wykrywanie prądu upływu: urządzenia medyczne wymagają <5μA, urządzenia przemysłowe dopuszczają ≤1mA, przekroczenie normy może spowodować porażenie prądem lub nieprawidłowe działanie.

Rozwiązywanie problemów i naprawa

Typowe awarie

Nasycenie rdzenia: Gdy prąd znamionowy jest niewystarczający (np. filtr 50A jest używany w systemie 80A), wartość indukcyjności spada, co powoduje wyciek zakłóceń niskiej częstotliwości. Należy ulepszyć pojemność mocy (1,5-krotność wybranego prądu szczytowego).