Bộ lọc RFI là thành phần chính để giải quyết nhiễu điện từ tần số cao (EMI), đặc biệt không thể thiếu trong các thiết bị công suất cao và tần số cao như bộ sạc công nghiệp .

Bộ sạc công nghiệp thường phải đối mặt với môi trường điện từ phức tạp: việc chuyển mạch nguồn điện nhanh, xung dòng điện cao và hoạt động song song của nhiều thiết bị tạo ra tiếng ồn tần số cao, không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả sạc mà còn có thể làm hỏng các mạch nhạy cảm.

Các tình huống ứng dụng của bộ lọc RFI chủ yếu bao gồm:

Đầu vào nguồn điện: Loại bỏ nhiễu chế độ chung và chế độ vi sai trong lưới điện và ngăn chặn nhiễu bên ngoài xâm nhập vào thiết bị thông qua đường dây điện.

Cổng truyền tín hiệu: Bảo vệ các mô-đun truyền thông (như bus CAN hoặc mô-đun Wi-Fi) khỏi nhiễu bức xạ tần số cao để đảm bảo tính ổn định của truyền dữ liệu.

Chương 2: Nguồn nhiễu tần số vô tuyến RFI

Nguyên nhân gốc rễ của nhiễu RF trong bộ sạc công nghiệp có thể được chia thành hai loại: phát sinh bên trong và kết nối bên ngoài:

Chuyển mạch tần số cao của thiết bị nguồn: IGBT, MOSFET và các thiết bị nguồn khác trong quá trình chuyển mạch (tần số có thể lên tới 100kHz hoặc hơn) được tạo ra bởi đột biến điện áp/dòng điện thoáng qua, thông qua sự hình thành độ tự cảm ký sinh của sóng hài tần số cao. Ví dụ, tốc độ thay đổi dòng điện (di/dt) của IGBT của một cọc sạc nhanh điện áp cao 800V vượt quá 10A/ns khi nó bị tắt, dẫn đến nhiễu băng thông rộng trong băng tần 30MHz - 1GHz. Loại nhiễu này lan truyền qua các đường dẫn điện (ví dụ: đường dây điện) hoặc đường bức xạ (ví dụ: ghép nối điện dung ký sinh của cáp) và yêu cầu sử dụng bộ lọc tụ điện xuyên thấu để chặn vòng lặp tần số cao.

Ghép nối bức xạ điện từ: Cáp khoảng cách xa (>3 mét) tạo thành hiệu ứng ăng-ten ở tần số cao, nhận tín hiệu RF bên ngoài (ví dụ: trạm gốc 5G, thiết bị Wi-Fi trong băng tần 2,4 GHz) hoặc bức xạ

tiếng ồn bên trong. Trong môi trường công nghiệp, các mô-đun truyền thông không dây của các thiết bị lân cận (ví dụ Bluetooth, ZigBee) có thể gây ra hiện tượng nhiễu chéo.

Lỗi hệ thống tiếp địa: Trở kháng tiếp địa quá mức (>0,1Ω) hoặc vòng tiếp địa được thiết kế không đúng cách khiến nhiễu chế độ chung được truyền qua đất. Ví dụ, bộ lọc không được lắp bích bằng thép mạ kẽm, nơi quá trình oxy hóa bề mặt tiếp xúc làm tăng đáng kể trở kháng, cho phép tiếng ồn tần số cao thoát ra ngoài.

Chương 3: Cách tránh nguy hiểm, bảo trì và kiểm tra

I. Các biện pháp chính để tránh nguy cơ nhiễu RF

Nguồn đàn áp

Thêm mạch đệm (ví dụ: mạng hấp thụ RC) vào các thiết bị điện để giảm di/dt và dv/dt trong quá trình chuyển mạch và giảm sự phát sinh sóng hài tần số cao. Sử dụng cáp có vỏ bọc (phủ sóng vỏ bọc ≥ 85%) và cuộn cảm vòng từ để chặn đường ghép của nhiễu bức xạ.

Loại tối ưu hóa hệ thống lọc:

Nhiễu dẫn dưới 30MHz: ưu tiên sử dụng bộ lọc loại π (mất mát chèn ≥40dB).

Nhiễu bức xạ trên 1 GHz: Sử dụng bộ lọc xuyên qua khoang kim loại (ví dụ: dòng TDK BFC).

Đảm bảo bộ lọc phù hợp trở kháng, ví dụ bộ lọc loại C phù hợp với nguồn trở kháng cao, bộ lọc loại L phù hợp với nguồn trở kháng thấp.

II. Điểm bảo trì

Kiểm tra tình trạng vật lý: Kiểm tra trở kháng tiếp xúc giữa vỏ bộ lọc và tấm lắp hàng tháng (giá trị mục tiêu <5mΩ) và sử dụng miếng đệm răng bên trong để ngăn ngừa quá trình oxy hóa. Trong môi trường nhiệt độ cao, thường xuyên vệ sinh lỗ làm mát bộ lọc để tránh tích tụ bụi dẫn đến nhiệt độ tăng quá mức (> 85℃).

Kiểm tra hiệu suất điện: Sử dụng máy phân tích phổ để đo suy hao chèn theo quý: trong băng tần 500MHz - 2GHz, bộ lọc cần được thay thế nếu giá trị suy hao giảm hơn 3dB.

Phát hiện dòng điện rò rỉ: thiết bị y tế yêu cầu <5μA, thiết bị công nghiệp cho phép ≤1mA, vượt quá tiêu chuẩn có thể gây điện giật hoặc hoạt động sai.

Xử lý sự cố và sửa chữa

Những lỗi thường gặp

Bão hòa lõi: Khi dòng điện định mức không đủ (ví dụ bộ lọc 50A được sử dụng trong hệ thống 80A), giá trị độ tự cảm giảm, dẫn đến rò rỉ nhiễu tần số thấp. Cần nâng cấp dung lượng nguồn (gấp 1,5 lần lựa chọn dòng điện cực đại).