Я работаю с системой МЭГ (чрезвычайно чувствительные магнитные датчики для измерения мозговой активности) и недавно обнаружил, что источник питания постоянного тока, который подается в нашу комнату с магнитным экраном (мощность, используемая для перемещения МЭГ/кресла/кровати — поэтому требуется), производит 60 Гц. линейный шум, обнаруженный датчиками. Я подробно изложу свое понимание источников этого шума, но мой вопрос в основном таков: какой источник питания или какие конкретные функции я должен искать, чтобы избежать этого шума?
Шум от токов в проводах. Источник питания представляет собой типичный дешевый импульсный источник постоянного тока с плавающей запятой, 24 В, 0,5 А. Я провел несколько тестов, чтобы подтвердить, что, хотя разница между + и - выглядит «чистой» и постоянной, каждый провод имеет большие колебания напряжения относительно земли. И это «напряжение», по-видимому, является результатом источника тока, поэтому даже без нагрузки в проводах будут происходить колебания плотности заряда, достаточные для создания магнитного поля, обнаруживаемого нашей системой. (В диапазоне от кОм до МОм между + и G я получаю пиковый ток порядка 0,1 мА.)
Шум от токов заземления. К сожалению, если я привяжу минус к земле, конечно, колебания относительно земли исчезнут, и это в основном избавит от обнаруженного шума, но «оскорбительный» ток не будет устранен, вместо этого он будет проходить через землю. Это также вызывает некоторый шум, вероятно, в первую очередь потому, что наша экранированная комната сама заземлена. Стоит отметить, что этот шум намного меньше.
Редактировать: Цена не является первостепенной задачей. Я понимаю, что хорошо спроектированный блок питания с низким уровнем шума, вероятно, будет намного дороже.
Я собираюсь использовать несколько иной подход к этому.
Во-первых, вы уверены, что звукосниматель магнитный? Если это так, то вам нужно сделать две вещи:
Подключите одну сторону источника постоянного тока к экрану помещения прямо там, где кабели проходят в помещение (обе ветви кабеля питания должны проходить через одно и то же отверстие в экране помещения), это гарантирует, что циркулирующие токи заземления из-за крышки ЭМС в подача остается вне помещения.
Вся внутренняя проводка внутри помещения для вещей должна быть туго скручена, это обеспечит существенное подавление поля. В худшем случае используйте группу из четырех проводов, скрученных вокруг общего центра тяжести (используется в цепях микрофонов и в этом приложении известна как «Starquad»), проводка выполняется параллельным соединением противоположных проводников, и это дает вам, возможно, еще 10 или 20 дБ подавления.
Если датчик находится в поле E, а не в H, то экранирование кабелей (и приклеивание экрана к экрану помещения — это легко исправить).
Чтобы ответить на заданный вопрос, линейный источник питания, построенный на трансформаторе с заземленным экраном между обмотками, будет почти таким же тихим, как батарея.
Вы можете обнаружить, что открытие коммутатора и снятие колпачка с изолирующего барьера, а затем заземление одной ножки выхода на экран помещения может быть полезным, источник питания больше не будет соответствовать ЭМС, но это может иметь значение для вас, а может и не иметь.
Удачи, этот материал может быть медведем, чтобы выследить.
Если у вас действительно дешевый импульсный источник питания, то большая часть шума, который вы видите, вероятно, связана не с отсутствием четкого регулирования, а с тем, что линии переменного тока снова соединяются с вашими линиями питания после питания в режиме переключения; ваши наблюдения под «1». соответствовать этому. Этого действительно трудно избежать – только очень специализированная конструкция устройства и отличная защита измерений могут устранить это.
Тем не менее, есть несколько вещей, которые часто делают, чтобы преодолеть это:
Как правило, если вы хотите создать несколько эффективный, дешевый источник питания с низким уровнем шума, вам часто нужен импульсный источник питания, такой как дешевый, который вы используете, за которым следует относительно большой конденсатор, который гарантирует, что изменения нагрузки и небольшие колебания не имеют большого значения, за ними следует конденсатор с низким ESR (обычно керамический), за ним следует линейный регулятор, за которым снова следует буферный конденсатор. Таким образом, вы можете получить «не потребляющее энергию, быстро адаптирующееся к изменениям нагрузки» поведение SMPS и малошумящие свойства хорошего линейного регулятора (возможно, стоит поискать минимальный немного дальше обычных, древних, регуляторов 780X и LM317 – современных линейных регуляторов на рынке немного больше, и некоторые из них обладают лучшей помехоустойчивостью).
«Оскорбительный» ток, о котором вы упоминаете, представляет собой ток утечки внутри вашего импульсного источника питания. Этот паразитный ток возникает из-за емкостной связи между первичной и вторичной обмотками высокочастотного разделительного трансформатора и создает паразитные токи на частоте сети переменного тока. Может быть меньшая (преднамеренная) связь по постоянному току, чтобы избежать полной изоляции от земли. Эта утечка переменного тока будет иметь место и на PS без коммутатора, так как между ними все еще будет трансформатор. Избежать этой связи невозможно, ее можно только уменьшить, изготовив специальные изолирующие трансформаторы с заземленным экраном между обмотками в ущерб КПД. Забавно, я только что просмотрел спецификации так называемых медицинских источников питания, в них указана допустимая утечка 0,5 мА, что в пять раз больше, чем вы измерили.
Чтобы уменьшить влияние токов утечки, вам необходимо разработать хорошую схему заземления для всей установки, отделить обратные токи силовой электроники от заземления чувствительных приборов и вернуть ток утечки в землю до того, как он попадет в ваше экранированное помещение. Это всегда сложная проблема. Удачи.
Если вам нужен самый низкий уровень шума и вы не слишком беспокоитесь о стоимости, размере и потерях, тогда линейный источник питания является лучшим. Они по-прежнему делают их по цене для лабораторного использования. Если вы хотите сделать его самостоятельно, меньше ошибиться, чем с переключателем. Если вы все еще хотите сделать переключатель, посмотрите на топологию мягкого переключения или какую-нибудь резонансную схему. Я провел несколько Apples с Apple, провел тесты EMC и обнаружил, что моя резонансная схема мягкого переключателя не была лучше около 150 кГц, но была намного лучше лучше в диапазоне МГц. График кондуктивной ЭМС быстро и внезапно падал с частотой, как у Дуврских скал, в то время как ортодоксальный ШИМ с жестким переключением был похож на холмистую местность. Это означает, что некоторая схема снижения потерь при переключении поможет вам для излучаемой ЭМС. Помните что этот конечно не такой тихий как линейный,а также обратите внимание, что многие китайские блоки питания имеют поддельные наклейки соответствия требованиям ЭМС. Просто протестируйте один и убедитесь!
Для вашего SMPS приобретите несколько ступеней сетевых фильтров постоянного тока, чтобы охватить различные диапазоны ZL (f) с низким ESR для номинальных токов. > Выберите индуктивный вход с Cy на входе внутри комнаты с экраном с центром соединения Cy в качестве нового общего заземления комнаты с экраном. Они должны совпадать <1% для лучшей производительности типа COG<
Основы дросселей EMI и CM ссылка ссылка
источник питания с наименьшим уровнем шума, который я могу найти, - это литиевая батарея 3 В CR2 3,00 В и шумовой шум в ультрафиолетовом диапазоне.
Однако излучаемый шум от плохой активной защиты или экранирования, скорее всего, является вашей проблемой, а не кондуктивным шумом от источника постоянного тока.
Снижение электромагнитных помех представляет собой комбинацию LC (дросселя) LPF и CMRR с использованием экранированных симметричных проводников с поглощением паразитных помех за счет экранирования пар проводов, вызывающих нарушение, и чувствительных приемных пар, а затем создания синфазного режима с высоким импедансом с балуном и шунтирования с низким импедансом на землю. для щитов.
При таком подходе можно добиться затухания 120 дБ или даже 200 дБ.
поверьте мне, дроссель CM - это BALUN, он уравновешивает или повышает импеданс CM, чтобы неуравновешенный стал уравновешенным.
Поймите, они предназначены для разных целей, излучают выход и вход (выбросы) и проводят выход или вход.
Посмотрите на любой кабель VGA и сетевой фильтр, два примера дросселя или балуна CM, но они выглядят совершенно по-разному.
Тороидальные сердечники с зажимом c используются во (всех) видеодвигателях VGA и шаговых двигателях для уменьшения излучаемых помех.
Торроиды с двойной обмоткой SMT или THT в фильтрах линий электропередач для уменьшения кондуктивных излучений и переходных процессов (примеры выхода и входа)
Вы должны определить, что и где применять, и вы можете назвать это дросселем BALUN или CM. Обычно тороидальный сердечник только вокруг проводников называется балуном, а спаренный феррит, включающий обмотки, называется дросселем CM или трансформатором с двойной катушкой, но все они имеют аналогичные эквивалентные схемы, когда они идеально сбалансированы.
смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab
пользователь_1818839
Зоргканг
Янка
Джордж Герольд
Зоргканг
Эндрю Мортон
Джордж Герольд
Тони Стюарт EE75
Тони Стюарт EE75
Тони Стюарт EE75
Тони Стюарт EE75
Зоргканг
Зоргканг