Analiza izvora elektromagnetskih smetnji u visokofrekventnim prekidačkim izvorima napajanja
Ako se problem elektromagnetskih smetnji (EMI) koji postoji u samom visokofrekventnom prekidačkom napajanju ne postupa ispravno, ne samo da je lako izazvati onečišćenje električne mreže, izravno utječući na normalan rad druge električne opreme, nego je također lako stvaraju elektromagnetsko onečišćenje u ulaznom prostoru, što dovodi do problema elektromagnetske kompatibilnosti (EMC) visokofrekventnog prekidačkog napajanja. Ovaj se članak usredotočuje na analizu elektromagnetskih smetnji koje premašuju standard u visokofrekventnom sklopnom modulu napajanja od 1200 W (24 V/50 A) koji se koristi u zaslonima napajanja željezničkih signala i predlaže mjere za poboljšanje.
Elektromagnetske smetnje koje stvaraju visokofrekventni prekidački izvori napajanja mogu se podijeliti u dvije kategorije: kondukcijske smetnje i smetnje zračenja. Provedene smetnje šire se kroz izvore izmjenične struje s frekvencijama ispod 30MHz; Zračenje se širi svemirom s frekvencijama u rasponu od 30 do 1000MHz.
Harmonici visokog reda generirani tijekom procesa ispravljanja ispravljača će generirati smetnje vodljivosti i zračenja duž dalekovoda.
Preklopni tranzistori snage rade u visokofrekventnim vodljivim i graničnim stanjima. Kako bi se smanjili gubici sklopke, poboljšala gustoća snage i ukupna učinkovitost, brzina otvaranja i zatvaranja tranzistora sklopke postaje sve brža i brža, obično u nekoliko mikrosekundi. Preklopni tranzistor se otvara i zatvara ovom brzinom, stvarajući udarni napon i udarnu struju, koji će generirati visokofrekventne i visokonaponske vršne harmonike i elektromagnetske smetnje na prostornim i AC ulaznim vodovima.
Istodobno dok visokofrekventni transformator T1 vrši transformaciju snage, on stvara izmjenična elektromagnetska polja, zračeći elektromagnetske valove u prostor, stvarajući smetnje zračenja. Distribuirani induktivitet i kapacitet transformatora generiraju oscilacije, koje se spajaju na ulazni krug izmjenične struje preko raspodijeljenog kapaciteta između primarnih stupnjeva transformatora, stvarajući vodljive smetnje.
Kada je izlazni napon relativno nizak, izlazna ispravljačka dioda radi u visokofrekventnom sklopnom stanju i također je izvor elektromagnetskih smetnji.
Zbog parazitskog induktiviteta i spojnog kapaciteta izvoda diode, kao i utjecaja reverzne povratne struje, radi pri visokim stopama promjene napona i struje. Što je dulje vrijeme povratnog oporavka diode, to je veći utjecaj vršne struje i jači je signal smetnje, što rezultira visokofrekventnim osciliranjem prigušenja, što je poremećaj provođenja diferencijalnog načina.
Svi generirani elektromagnetski signali prenose se na vanjske izvore energije preko metalnih žica kao što su dalekovodi, signalni vodovi i žice za uzemljenje, stvarajući vodljive smetnje. Zračene smetnje uzrokovane su signalima smetnji koji zrače kroz žice i uređaje ili međusobno povezanim žicama koje djeluju kao antene.
