Effect of clamp-type surge protection circuit configurations on EMC emissions from a flyback converter

• Autorzy: Maniak Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.12.07

Warianty tytułu

PL

Wpływ konfiguracji obwodu typu clamp ochrony przeciwprzepięciowej na emisje EMC z przetwornicy typu flyback

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the effect of passive clamp type surge suppression circuits of a switching transistor in a flyback converter on the conducted and radiated emission levels from the power supply system. The flyback configuration is used in low- and medium-power inverters in domestic and industrial equipment. The results of the study can provide practical guidance to a wide range of electronics engineers designing switching power supplies. The power supply system, with a power output of 7.5 W and an output voltage of 5 V, was practically manufactured and tested in accordance with the current standards for permissible disturbance emissions applicable in an industrial environment. The tests were carried out under the conditions of an accredited EMC measurement.

PL

W artykule przedstawiono wpływ pasywnych obwodów przeciwprzepięciowych tranzystora przełączającego w przetwornicy typu flyback na poziomy emisji przewodzonej i promieniowanej z układu zasilania. Konfiguracja flyback jest stosowana w przetwornicach małej i średniej mocy w urządzeniach domowych i przemysłowych. Wyniki badania mogą stanowić praktyczną wskazówkę dla szerokiego grona inżynierów elektroników projektujących zasilacze impulsowe. Układ zasilacza o mocy wyjściowej 7,5 W i napięciu wyjściowym 5 V został praktycznie wykonany i przetestowany zgodnie z obowiązującymi normami dopuszczalnej emisji zaburzeń obowiązującymi w środowisku przemysłowym. Testy zostały przeprowadzone w warunkach akredytowanego laboratorium pomiarowego EMC.

Słowa kluczowe

EN

flyback converter; clamp circuit; radiated emission; conducted emission

PL

przetwornica flyback; obwód clamp; emisja promieniowana; emisja przewodzona

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 12
• Strony: 26--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Maniak Krzysztof

• National Institute of Telecommunications, Szachowa 1 street, 04-894 Warsaw

• https://orcid.org/0000-0003-1974-909X

Bibliografia

• [1] Hertel.J.C., Nour Y., Knott A., Integrated very high frequency switch mode power supplies: design considerations, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol 6 (2017), No.2, 526 – 538, doi.org/10.1109/JESTPE.2017.2777884.
• [2] Tan L., Zhang M., Wang S., Pan S., Zhang Z., Li J., Huang X., The design and optimization of a wireless power transfer system allowing random access for multiple loads, Energies, vol.12 (2019), No.6, 1 – 19, doi.org/10.3390/en12061017
• [3] Knott A., Andersen T., P. Kamby P., Pedersen J.A., Madsen M.P., Kovacevic M., Andersen M.A.E., Evolution of very high frequency power supplies, IEEE Journal of emerging and selected topics in power electronics, vol. 2 (2013), No. 3, 386 – 394, doi:10.1109/JESTPE.2013.2294798
• [4] PN-EN IEC 61000-6-4:2019-12 Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-4: General standards - Emission standard in industrial environments.
• [5] Hesener A., Electromagnetic Interference (EMI) in Power Supplies, Fairchild Semiconductor Power Seminar 2010-2011.
• [6] Suarez A., Victoria J., Torres J., Martinez P.A., Alcarria A., Perez J., Garcia-Olcina R., Soret J., Muetsch S., Gerfer A., Performance study of split ferrite cores designed for EMI suppression on cables, Electronics, vol. 9 (2020), No. 12, 1 – 19, doi.org/10.3390/electronics9121992
• [7] Cho K. S., Lee B. K., Kim J. S., CRM PFC Converter with New Valley Detection Method for Improving Power System Quality, Electronics, vol. 9 (2020), No. 1, 1 – 14, doi.org/10.3390/electronics9010038
• [8] Janesha J., Design of PFC converter with flyback converter and valley switching, in Proc. 4th International Conference on Energy Efficient Technologies for Sustainability–ICEETS’18. St.Xavier’s Catholic College of Engineering, Nagercoil,Tamil Nadu, India, (2018), 1 – 12.
• [9] Milanovic M., Korelic J., Hren A., Mihalic F., Slibar P., Reduction of ringing losses in flyback converter by using the RC-RCD clamp circuit, Automatika, vol. 47 (2006), 31 – 37
• [10] Vracar D. D., Pejovic P. V., Active-clamp flyback converter as auxiliary power-supply of an 800V inductive-charging system for electric vehicles, IEEE Access, vol. 10 (2022), 38254 – 38271, doi:10.1109/ACCESS.2022.3165059
• [11] Bijeev N. V., Malhotra A., Jani V., Active clamp technique implementation for satellite electronic power conditioner, International Journal of ICT Research & Development, vol. 2 (2016), No. 7, 1 – 7
• [12] Ridley R., Flyback converter snubber design, Switching Power Magazine, (2005)
• [13] NCP1014 Self-supplied monolithic switcher for low standbypower offline SMPS, ON Semiconductor application note (2016)
• [14] Basso C., AND8125/D Evaluating the power capability of NCP101X members, ON Semiconductor application note (2003)
• [15] Gokcegoz F., Akboy E., Obdan A. H., Analysis and design of a flyback converter for unıversal input and wide load ranges, Electrica, vol. 21 (2020), No. 2, 235 – 241, doi:10.5152/electrica.2020.20092
• [16] Tanrikulu U., Akboy E., Akin B, Design and analysis of a flyback converter with improved snubber cells, Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences, vol. 38 (2020), No. 4, 2205 - 2216
• [17] Pressman A. I., Billings K., Morey T., Switching power supply design, The McGraw – Hill Companies, (2009)
• [18] Kumar R., Wu C. C., Liu C. Y., Hsiao Y. L., W. H. Chieng W. H., Yi Chang E. Y., Discontinuous current mode modeling and zero current switching of flyback converter, Energies, vol. 14 (2021), No. 18,1 – 23, doi.org/10.3390/en14185996
• [19] Singh B., Chaturvedi G. D., Analysis, Design and development of a single switch flyback buck-boost AC-DC converter for low power battery charging applications, Journal of Power Electronics, vol. 7 (2007), No. 4, 318 – 327
• [20] Maniktala S., “Switching Power Supplies A to Z,” Elsevier (2006)
• [21] Maniak K., Tomczyk T, Electromagnetic compatibility in distributed power systems, Przegląd Elektrotechniczny, No. 2 (2018), 29 - 33, doi:10.15199/48.2018.02.08
• [22] Roberts S., DC/DC book of knowledge – practical tips for the user, RECOM Engineering GmbH, (2016)
• [23] Gao K., Goerke B. G., Chosing standard recovery diode or ultra-fast diode in snubber, Applicatiom report SNVA744, (2015)
• [24] Billings K., Switchmode power supply handbook, The McGraw – Hill Companies, (2009)
• [25] Pesce C., Riedemann J., Pena R., Jara W., Maury C., Villalobos R, A modified step-up DC-DC flyback converter with active snubber for improved efficiency, Energies, vol. 12 (2019), No. 11, 1 – 17, doi.org/10.3390/en12112066
• [26] Design guidelines for RCD snubber of flyback converters, AN4147 Fairchild application note.
• [27] Flyback Design Methodology, Application Note AN-32. Power Integrations, (2004)

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).