自然の猛威を解き放つ: サージ発生器と落雷の力を利用する

I. の標準 サージジェネレータ 電子機器の

電気機器の国家規格 サージ発生器 GB/T17626.5（国際規格IEC61000-4-5相当）です。

サージジェネレータ SG61000 5

II.雷サージ発生装置の規格は主に間接雷によるさまざまな状況を想定しています。

(1) 外線に落雷が発生すると、外線や接地抵抗に大量の電流が流れ込み、事故が発生します。 干渉電圧。
(2) 間接落雷（雲間落雷、雲内落雷など）により、外線に電圧、電流が誘起されます。
(3) いつ 落雷 物体の近くでは、その周囲に強力な電磁場が発生し、外部ラインに電圧が誘導されます。
(4) 地面近くに雷が落ちた場合、地電流が公共の接地システムを通過するときに干渉が発生します。

Ⅲ．この規格では、落雷のシミュレーションに加えて、変電所などのスイッチ動作によって引き起こされる次のような干渉もシミュレーションします。

（１）主電源系のスイッチ（コンデンサ群のスイッチ等）により発生する電圧干渉。
(2)干渉電圧 デバイスの近くで小さなスイッチがジャンプしたことが原因で発生します。
(3) 共振線路が結合されたスイッチングデバイス。
(4) 短絡やアーク放電などのさまざまな系統的故障。
この規格には 50 つの異なる波形発生器が記載されています。1.2 つは電力線の雷によって誘導される波形であり、もう XNUMX つは通信線に誘導される波形です。これらの線は両方ともシールドされていますが、線のインピーダンスは変化します。電力線上の雷によって誘導される波形は比較的狭く (XNUMXμS)、立ち上がりエッジはより鋭くなっています (XNUMXμS)。通信回線に誘導される波形は比較的広いですが、立ち上がりエッジはより滑らかです。回路の解析では主に電力線の雷による誘起波形に焦点を当て、通信線の雷保護技術についても簡単に紹介します。

コモンモードサージ抑制回路の設計では、コモンモードとディファレンシャルモードは互いに独立していると仮定されます。ただし、コモンモードチョークは大きな差動モードインダクタンスを提供する可能性があるため、これら 2 つの部分は実際には独立しているわけではありません。この差動モード インダクタンスは、個別の差動モード インダクタンスによってシミュレートできます。

ディファレンシャルモードインダクタンスを利用するには、設計プロセスにおいてコモンモードとディファレンシャルモードを同時に設計するのではなく、一定の順序で設計する必要があります。まず、コモンモードノイズを測定し、フィルタリングして除去する必要があります。差動モード除去ネットワーク (DMRN) を使用すると、差動モード成分を除去できるため、コモンモードノイズを直接測定できます。差動モードノイズが同時に許容範囲を超えないように設計されたコモンモードフィルタの場合、コモンモードノイズと差動モードノイズの両方を測定する必要があります。コモンモード成分はノイズ許容限界を下回っていることが知られているため、差動モード成分のみが限界を超えており、コモンモードフィルタの差動モード漏れインダクタンスによって減衰できます。低電力電源システムの場合、コモンモードチョークの差動モードインダクタンスは、差動モード放射の問題を解決するのに十分です。これは、差動モード放射のソースインピーダンスが小さいため、非常に少量のインダクタンスのみが有効であるためです。

4000Vp未満のサージ電圧に対しては、一般にLC回路のみを使用して制限および平滑フィルタリングを行い、パルス信号を可能な限りパルス信号平均レベルの2～3倍に低減します。 L50、L1には2Hzの電源電流が流れるため、インダクタンスが飽和しやすいため、通常、L1、L2には漏れインダクタンスの大きいコモンモードインダクタンスが使用されます。

ACとDCで使用され、電源EMIフィルタやスイッチ電源などでよく見られますが、カーエレクトロニクスなどで見られるDC側ではほとんど見られません。コモンモードインダクタンスは、平行ライン (2 ライン以上) 上のコモンモード干渉を除去するために追加されます。回路上のインピーダンスの不均衡により、コモンモード干渉は最終的に差動モードに反映されます。ディファレンシャルモードフィルタリング方法ではフィルタリングすることが困難です。

IV.コモンモードインダクタはどこで使用する必要がありますか?

ライトニング サージ発生器 コモンモード干渉は通常、電磁放射であり、ここでは空間結合されています。AC または DC にかかわらず、長距離伝送には、コモンモードインダクタンスを追加するコモンモードフィルタリングが含まれます。たとえば、多くの USB 回線では、回線にリングが追加されます。スイッチ電源入力、AC 電力が長距離伝送されるため、追加する必要があります。通常、DC 側は長距離伝送の必要がなく、追加する必要もありません。コモンモード干渉がなければ、それを追加しても無駄であり、回路に何のメリットもありません。パワーフィルタの設計は通常、コモンモードとディファレンシャルモードから見ることができます。コモンモードフィルタの最も重要な部分はコモンモードチョークコイルです。コモンモードチョークコイルは、ディファレンシャルモードチョークコイルと比較して、インダクタンス値が非常に高く、体積が小さいことが大きな利点です。コモンモードチョークコイルの設計において考慮すべき重要な問題は、その漏れインダクタンス、すなわち差動モードインダクタンスである。一般に、漏れインダクタンスを計算する方法は、漏れインダクタンスがコモンモード インダクタンスの 1% であると仮定することです。実際、漏れインダクタンスはコモンモード インダクタンスの 0.5% ～ 4% です。最適な性能のチョークコイルを設計する場合、この誤差の影響は無視できない場合があります。