Современная электроника №1/2020

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 40 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2020 Беспроводная передача энергии большой мощности для устройств, работающих в условиях индустриальной среды Часть 2 Рис. 1. Результат измерения спектра кондуктивных электромагнитных помех в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц (предел по классу B) В предыдущей публикации были рассмотрены принципы беспроводной передачи энергии и базовое схемотехническое решение. Во второй части внимание будет сосредоточено на проблемах, связанных с электромагнитными помехами (ЭМП), и вытекающими из этого вопросами соответствия устройств беспроводной передачи энергии большой мощности, работающих в условиях индустриальной среды, требованиям по электромагнитной совместимости (ЭМС). Авторский перевод статьи выполнен на основе оригинальной публикации [1]. Андреас Надлер, Кем Сом (Wurth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG) Перевод, дополнения и комментарии: Владимир Рентюк Поскольку энергия питания переда- ётся одновременно с функциониро- ванием приложений в режиме пере- дачи данных по беспроводной сети, то соблюдение допустимых уров- ней ЭМС требует внимательности и ответственного отношения. Пробле- ма в том, что катушки передатчика и приёмника ведут себя, как транс- форматор с малым коэффициентом связи и очень большим воздушным зазором. Это приводит к достаточно большому уровню электромагнитно- го поля вблизи катушек. Измерения в части выполнения требований по ЭМС показали, что широкополосные поме- хи могут возникать в спектре основ- ной волны вплоть до частот порядка 80 МГц. Если уровень помех измеря- ется ниже установленного предела с хорошим запасом, то можно предпо- ложить, что требования по напряжён- ности поля радиопомех также будут соблюдаться. В общем, при разра- ботке устройств беспроводной пере- дачи мощности выполнение требо- ваний стандарта EN55022 для класса B может представлять собой пробле- му, сложность решения которой нель- зя недооценивать. Пример результата измерения уровня кондуктивных ЭМП приведён на рисунке 1. Магнитное поле H (dl/dt) может соз- дать индуктивную связь и, следова- тельно, навести ток помехи на сосед- ние проводящие дорожки. Обычно для борьбы с этим явлением полезно максимально разнести такие цепи или использовать ферритовые гибкие мате- риалы, напримерWE-FSFS [4] (подроб- но об этом материале и вопросах при- менения магнитного экранирования, в том числе и для беспроводных заряд- ных устройств, написано в [5]). В отличие от магнитного электриче- ское поле E (dV/dt) имеет емкостную связь с «землёй». Это можно наблюдать при измерении напряжения помех или напряжённости поля. Вот почему такие источники синфазных помех необхо- димо подавлять как в низкочастотном (килогерцевом), так в более высоко- частотном (мегагерцевом) диапазоне. Поскольку в рассматриваемых при- ложениях беспроводной передачи энергии именно электрическое поле E (а точнее, поле рассеяния) являет- ся основной причиной проблем ЭМС, то рекомендуется принять следующие меры: ● для уменьшения вихревых токов под катушкой, особенно если это пере- датчик, должна быть установлена и ориентирована по направлению к ней перфорированная металличе- ская пластина. Это может быть, на- пример, медная фольга на печатной плате, подключённая через конден- сатор (например, типа WE-CSMH ём- костью 1–100 нФ, рассчитанный на рабочее напряжение 2000 В) к зазем- лению или корпусу схемы. Он нако- ротко замкнёт большую часть элек- трического поля на источник, и оно уже не будет распространяться через землю (общий провод); ● защитить катушки передатчика и приёмника и их цепи возбуждения Статья впервые была опубликована в журнале «Компоненты и технологии» № 8, 2017 ..