Tìm hiểu về EMC-tương thích điện từ

[dinhthuong80]

Chào các bạn. Mình xin được mở chủ đề này, vì xu hướng hiện nay, các thiết bị điện đang được yêu cầu phải pass EMC. Nhất là các công ty Nhật, họ yêu cầu đèn chiếu sáng phải pass chuẩn EMC và Pf phải >=0.95. Ngay như đèn cho dự án Metro của nước ta cũng đòi hỏi chuẩn EMC.

Vậy EMC là gì? Hiểu nôm na, viết tắt từ chữ Electromagnetic Compatibility, là khả năng tương thích điện từ.

Một thiết bị điện sử dụng nguồn xung đóng cắt ở tần số cao (hàng chục kHz trở lên) thì tần số cao này và các hài bậc cao hơn sẽ đi vào lưới điện 50/60Hz và "nhiễm" vào các thiết bị khác nếu chúng chung lưới và không được thiết kế chống nhiễu điện từ EMC tốt. Kết quả là chúng hoạt động không ổn định như thiết kế ban đầu, ví dụ máy đo thì bị nhiễu nên kết quả không ổn định và chính xác, dòng điện qua thiết bị tăng lên vô ích gây nóng đường dây và giảm cosphi.

Mời bạn tham khảo thí nghiệm về EMC để có cái nhìn trực quan hơn (xin các bạn bỏ qua cho việc có chút ít gì đó dính líu tới quảng cáo, cũng vì "ăn cây nào rào cây ấy" thôi mà!: https://youtu.be/9_ehAD1HAVQ

PS:
- Video này mình không để công khai, các bạn thông cảm vì sếp không cho truyền ra ngoài, tuy nhiên, mình nghĩ, nhiều bạn rất giỏi lí thuyết, nhưng nếu không có hình ảnh thí nghiệm thực tế thì cũng khó tường tận được. Mình có điều kiện tiếp xúc máy móc nên cần chia sẻ, vì nó cũng không hề rẻ để các bạn chuyên làm điện tử có thể mua dùng.
- https://youtu.be/IJjdHdHhQ5o: Các bạn xem video thí nghiệm này, nói rõ về nhiễu điện từ qua mạng điện (EMC còn bao gồm cả nhiễu sóng điện từ trong không gian nữa, việc này chỉ cần thiết kế thêm "hộp chống nhiễu", nguồn xung bỏ trong một hộp kim loại là được))

-Nhân đây xin hỏi, mạch sau thì con tụ C1 có thực sự cần thiết không, có thể bỏ đi mà vẫn đảm bảo yêu cầu EMC hoặc thậm chí còn tốt hơn không? Cảm ơn các bạn theo dõi và cho ý kiến đóng góp.

[dinhthuong80]

Dưới đây là vài hình ảnh thí nghiệm test về EMC cũng như THD-méo hài
Theo đó, nguồn điện tại xưởng Mabuchi (kcn Amata ĐN) bị méo hài khá lớn hơn ở xưởng PMT (kcn Mỹ Phước 2-BD).

Ta sẽ thấy rằng, theo lí thuyết, áp 2 đầu tụ dạng sin thì dòng điện qua tụ sẽ có dạng cũng như vậy, tuy nhiên, vì nguồn áp bị nhiễu điện từ mạnh, nên bị méo hài tới trên 3%, do đó phát sinh các hài bậc cao có biên độ không hề nhỏ (các bậc 35, 37,..). Các dòng hài này đi qua tụ gây nên dạng sóng qua nó là dạng sin cao tần chứ không phải 50Hz.

Ở hình Mabuchi: méo hài lớn hơn nên dòng điện qua tụ lớn hơn, gây nóng và mau hư tụ.
Ở hình PMT: méo hài ít hơn, các hài bậc cao cùng bậc có biên độ nhỏ hơn nên dòng qua tụ nhỏ hơn, tụ sẽ bền hơn.

[T.L.M]

Tụ C1 để bảo vệ diot. Khi ngắt điện, dòng qua 2 cuộn lọc giảm đột ngột sẽ tạo ra xung điện áp ngược đánh thủng cầu diot. Có tụ thì dòng điện qua diot và cuộn lọc giảm từ từ.

[dinhthuong80]

Sau đây là một thí nghiệm khác về test khả năng tương thích điện từ của thiết bị điện: dạng sóng dòng và các thông số điện thay đổi ra sao khi nó đạt/không đạt EMC mà ta mở một thiết bị khác đạt/không đạt chuẩn EMC trên cùng mạng điện với nó:

https://youtu.be/IJjdHdHhQ5o

PS: các bạn đừng ngại ngần việc shara, like, subscribe kênh ủng hộ tinh thần mình nếu thấy hay và thiết thực, cũng như đừng e ngại việc mình có thể...kiếm tiền bằng youtube bởi rất không tưởng, vì yêu cầu cao lắm, phải trên ngàn người đăng kí, hàng ngàn view mỗi ngày,...!!! ( nói vui thôi, mình chỉ chia sẻ những gì thấy hay và thiết thực cho mọi người để cảm thấy mình không vô ích)

[T.L.M]

Xin lỗi, nhầm. Khi có xung thì diot phân cực thuận, tự nó dập xung.

Tụ C1 chỉ để lọc thôi.

[dinhthuong80]

....... thu hồi.......

[dinhthuong80]

-Nhân đây xin hỏi, mạch sau thì con tụ C1 có thực sự cần thiết không, có thể bỏ đi mà vẫn đảm bảo yêu cầu EMC hoặc thậm chí còn tốt hơn không? Cảm ơn các bạn theo dõi và cho ý kiến đóng góp.

Theo lí thuyết thì tụ C1 có tác dụng lọc hài cao tần, tránh đi vào mạch điện/cầu diode, đại khái nó như là một thành phần trong mắt lọc pi. Tuy nhiên, theo mình thấy thì đã có 2 cuộn L và tụ (C2) gấp 3 lần C1 rồi thì nó cũng chẳng có tác dụng mấy, ngược lại còn gây nhiễu, ảnh hưởng tới EMC của toàn mạch.

[Thangbpvn]

Hi chào các bác. Bấy lâu bận rộn nay ghé lại nơi đây vẫn vui nhỉ.
xin chúc các bác luôn mạnh khỏe, an lành và luôn thành công trong công việc cũng như cuộc sống!
Hi các bác cho em hỏi tí không phải, có thể bị ngoài luồng xíu ạ
Nếu tương thích EMC tốt hay thiết bị có EMI tốt ạ?
Và nếu thiết bị nào cần độ chuẩn sin của nguồn vào thì liệu dùng EMI có ổn hơn không ạ?
Còn việc yêu cầu các thiết bị chạy cao tần có EMC như bác top nói tì quả ok rồi.
À cho em hỏi thêm chút là tác dụng EMI bác nào tổng hợp các tác dụng lọc của nó và ưu khuyết điểm k ạ.
Em xin hóng ké. Haha

[dinhthuong80]

Nếu tương thích EMC tốt hay thiết bị có EMI tốt ạ?
Và nếu thiết bị nào cần độ chuẩn sin của nguồn vào thì liệu dùng EMI có ổn hơn không ạ?
Còn việc yêu cầu các thiết bị chạy cao tần có EMC như bác top nói tì quả ok rồi.
À cho em hỏi thêm chút là tác dụng EMI bác nào tổng hợp các tác dụng lọc của nó và ưu khuyết điểm k ạ.

-Như mình thấy thì dùng các cuộn lọc EMI chống nhiễu điện từ chỉ bảo vệ một phần và ở một số mạch, dù có tốt đến mấy vẫn không thể đạt EMC được nếu không thêm các thành phần L khác, có lẽ vì mỗi lõi EMI chỉ hiệu quả ở một dải f nhất định. Và nó hiệu quả hơn ở mạch công suất cao (vd cùng trị số L thì EMI sẽ nhỏ hơn và tải dòng cao hơn cuộn cảm L)

-Cần chuẩn sin: đương nhiên dùng EMI sẽ tốt hơn, nhất là trong inverter sin đa bậc, như mình test khá nhiều ở luồng puresin 600W.

- Vậy, tổng hợp 2 ý trên chính là trả lời cho câu hỏi thứ 3 của bạn rồi

PS: hình như ở Việt Nam ta, EMC không quan trọng nên khá ít bạn quan tâm nhỉ! Có lẽ chúng ta chỉ cần sản phẩm nào đạt tiêu chí...rẻ, bổ, ngon mà thôi, chứ EMC là một khái niệm xa xỉ vì khó thấy tác dụng tức thời mà lại làm tăng giá thành sản phẩm tức khắc!!!

[Thangbpvn]

-Như mình thấy thì dùng các cuộn lọc EMI chống nhiễu điện từ chỉ bảo vệ một phần và ở một số mạch, dù có tốt đến mấy vẫn không thể đạt EMC được nếu không thêm các thành phần L khác, có lẽ vì mỗi lõi EMI chỉ hiệu quả ở một dải f nhất định. Và nó hiệu quả hơn ở mạch công suất cao (vd cùng trị số L thì EMI sẽ nhỏ hơn và tải dòng cao hơn cuộn cảm L)

-Cần chuẩn sin: đương nhiên dùng EMI sẽ tốt hơn, nhất là trong inverter sin đa bậc, như mình test khá nhiều ở luồng puresin 600W.

- Vậy, tổng hợp 2 ý trên chính là trả lời cho câu hỏi thứ 3 của bạn rồi

PS: hình như ở Việt Nam ta, EMC không quan trọng nên khá ít bạn quan tâm nhỉ! Có lẽ chúng ta chỉ cần sản phẩm nào đạt tiêu chí...rẻ, bổ, ngon mà thôi, chứ EMC là một khái niệm xa xỉ vì khó thấy tác dụng tức thời mà lại làm tăng giá thành sản phẩm tức khắc!!!

Hi chuẩn bác ah. Vì hiện đại rồi nên ngta cần chú trọng thêm về các yếu tố vô hình khác, không phải chỉ dừng lại ở việc ăn no ngủ kỹ nữa mà ta câcn quan tâm tới việc sống và làm việc ra sao để đạt hiệu quả.
như yêu cầu EMC là yếu tố chung của Quốc gia, Quốc tế nhưng e rằng vẫn khó để đạt tới mức phát triển được rộng rãi mà có lẽ chỉ những đơn vị tổ chức lớn mới cần, còn về phuinwg diện cá nhân có lẽ hơi khó vì còn phụ thuộc giá thành sp sp vẫn là điều e ngại.
Em cảm ơn bác đã trả lời câu hỏi của em nhé!

[dinhthuong80]

Vừa rồi phát hiện, có một loại driver led trên thị trường có lỗi thiết kế gì đó, nên hầu như chỉ hư ở linh kiện EMI (L1): tình trạng là phóng điện, cháy nổ đứt cuộn dây EMI. Theo các bạn, lỗi thiết kế ở đây là gì, có liên quan đến EMC không? Cảm ơn các bạn phân tích giúp đỡ.

[dinhthuong80]

Vừa rồi phát hiện, có một loại driver led trên thị trường có lỗi thiết kế gì đó, nên hầu như chỉ hư ở linh kiện EMI (L1): tình trạng là phóng điện, cháy nổ đứt cuộn dây EMI. Theo các bạn, lỗi thiết kế ở đây là gì, có liên quan đến EMC không? Cảm ơn các bạn phân tích giúp đỡ.

Theo máy test và kinh nghiệm sơ sài của mình thì, mạch nguồn đó có các lỗi thiết kế sau:

1- Đặt sai vị trí lk bảo vệ VR1: Linh kiện chống sét/chống gai cao áp VDR này phải được đặt ngay sau cầu chì để bảo vệ các lk sau nó nếu có thể (khi điện áp/gai áp cao hơn 560V thì VR1 bắt đầu dẫn và dẫn mạnh, hạn chế dòng/gai nhiễu đi vào EMI, và/hoặc làm đứt cầu chì để bảo vệ các lk sau nó)
2- Cuộn cảm L2 đặt ngay sau dây nguồn AC sẽ phát huy cao khả năng cản trở các hài bậc cao/tần số cao đi vào mạch điện, giúp bảo vệ lk EMI và các lk sau nó.
3- Dây quấn cuộn cảm EMI và L2 hơi nhỏ, nên tăng một cấp nếu có thể (ở đây, chọn dây vừa đúng cho dòng 110mA max/d0.13mm là cực kì hợp lí cho nsx)

Theo đó, ta có sơ đồ chỉnh lại như dưới: cuộn EMI-L1và các lk sau nó được bảo vệ tốt khỏi nhiễu điện từ, gai áp cao bởi L2 và VR1. Cuộn EMI-L1 cũng vẫn giữ đúng công dụng chống nhiễu điện từ, triệt tiêu nhiễu trên áp lưới. Như vậy cuộn L2, VR1, L1 ( và C1, C4) mới thực hiện tốt vai trò chống/triệt nhiễu của mình, giúp mạch nguồn đạt chuẩn tương thích điện từ EMC.

Hi vọng qua đây sẽ giúp ích phần nào cho các bạn khi thiết kế mạch lọc nguồn đầu vào, giúp cho thiết bị của các bạn đạt chuẩn EMC hơn, các lk bền bỉ hơn.

Cảm ơn các bạn đã xem bài viết này. Rất mong thêm nhiều ý kiến đóng góp, phê bình tích tích cực để chúng ta hiểu rõ hơn về EMC, có thêm nhiều sản phẩm đạt chất lượng cao hơn nữa, đóng góp cho ngành điện-điện tử nước nhà.

[T.L.M]

1. Đúng, nên dời VDR ra phía trước.

2. C1, L2, C4 tạo thành mạch lọc Pi. Dời L2 lọc sẽ kém hơn.

[dinhthuong80]

1. Đúng, nên dời VDR ra phía trước.

2. C1, L2, C4 tạo thành mạch lọc Pi. Dời L2 lọc sẽ kém hơn.

L2 dời ra trước L1 có thể là như bác nói. Tuy nhiên, theo em nghĩ thì dòng điện cao tần đều bị cản bởi L2 và đi xuyên C1 xuống nguồn.
Thực test thì thấy L2 đứng trước sẽ tốt về mặt EMC hơn, ít bị ảnh hưởng bởi thiết bị không EMC hơn, vì bản thân con tụ sẽ gây nhiễu điện từ khi áp nguồn không sạch, có lẫn tần số cao.

[Thangbpvn]

Theo máy test và kinh nghiệm sơ sài của mình thì, mạch nguồn đó có các lỗi thiết kế sau:

1- Đặt sai vị trí lk bảo vệ VR1: Linh kiện chống sét/chống gai cao áp VDR này phải được đặt ngay sau cầu chì để bảo vệ các lk sau nó nếu có thể (khi điện áp/gai áp cao hơn 560V thì VR1 bắt đầu dẫn và dẫn mạnh, hạn chế dòng/gai nhiễu đi vào EMI, và/hoặc làm đứt cầu chì để bảo vệ các lk sau nó)
2- Cuộn cảm L2 đặt ngay sau dây nguồn AC sẽ phát huy cao khả năng cản trở các hài bậc cao/tần số cao đi vào mạch điện, giúp bảo vệ lk EMI và các lk sau nó.
3- Dây quấn cuộn cảm EMI và L2 hơi nhỏ, nên tăng một cấp nếu có thể (ở đây, chọn dây vừa đúng cho dòng 110mA max/d0.13mm là cực kì hợp lí cho nsx)

Theo đó, ta có sơ đồ chỉnh lại như dưới: cuộn EMI-L1và các lk sau nó được bảo vệ tốt khỏi nhiễu điện từ, gai áp cao bởi L2 và VR1. Cuộn EMI-L1 cũng vẫn giữ đúng công dụng chống nhiễu điện từ, triệt tiêu nhiễu trên áp lưới. Như vậy cuộn L2, VR1, L1 ( và C1, C4) mới thực hiện tốt vai trò chống/triệt nhiễu của mình, giúp mạch nguồn đạt chuẩn tương thích điện từ EMC.

Hi vọng qua đây sẽ giúp ích phần nào cho các bạn khi thiết kế mạch lọc nguồn đầu vào, giúp cho thiết bị của các bạn đạt chuẩn EMC hơn, các lk bền bỉ hơn.

Cảm ơn các bạn đã xem bài viết này. Rất mong thêm nhiều ý kiến đóng góp, phê bình tích tích cực để chúng ta hiểu rõ hơn về EMC, có thêm nhiều sản phẩm đạt chất lượng cao hơn nữa, đóng góp cho ngành điện-điện tử nước nhà.

Bài viết bác quá xuất sắc, rất chi tiết. E nghĩ bác đưa ra cho vài nhà sx led driver sẽ rất hài lòng luôn ý.
bác phân tích chỗ VR1 là hoàn toàn đúng, chắc đây do do sơ xuất khi tk thôi hay sao ấy. Còn lõi, dây của cuộn L1 có vẻ chỉ là vừa đủ mà họ quên đây là driver led.