Uzroci elektromagnetske kompatibilnosti uzrokovani prekidačkim izvorima napajanja
Preklopno napajanje od 24 V radi u sklopnom stanju visokog napona i velike struje, a razlozi za probleme s elektromagnetskom kompatibilnošću prilično su komplicirani. Od elektromagnetske kompatibilnosti cijelog stroja, uglavnom postoji uobičajena sprega impedancije, veza linija na liniju, spojka električnog polja i spojka elektromagnetskih valova spojke magnetskog polja. Tri elementa elektromagnetske kompatibilnosti su: izvor smetnje, put širenja i ometani objekt. Spoj zajedničke impedancije je uglavnom zajednička električna impedancija između izvora smetnje i interferiranog objekta, kroz koju interferirajući signal ulazi u interferentni objekt. Line-to-line spajanje je uglavnom međusobno spajanje žica ili PCB linija koje generiraju napone smetnji i struje smetnji zbog paralelnog ožičenja.
Sprezanje električnog polja uglavnom je posljedica postojanja razlike potencijala i sprege induciranog električnog polja na poremećeno tijelo. Sprezanje magnetskog polja uglavnom je spajanje niskofrekventnog magnetskog polja generiranog u blizini visokostrujnog pulsnog dalekovoda s ometajućim objektom. Povezivanje elektromagnetskog polja uglavnom je uzrokovano visokofrekventnim elektromagnetskim valovima generiranim pulsirajućim naponom ili strujom, koji zrače prema van kroz prostor i uzrokuju spajanje na odgovarajuće poremećeno tijelo. Zapravo, svaka metoda spajanja ne može se strogo razlikovati, ali fokus je drugačiji.
U sklopnom napajanju od 24 V, glavna sklopna cijev radi u visokofrekventnom načinu rada na vrlo visokom naponu. Preklopni napon i sklopna struja bliski su kvadratnim valovima. Iz analize spektra poznato je da kvadratni signal sadrži bogate harmonike visokog reda. Spektar ovog harmonika visokog reda može doseći više od 1000 puta frekvenciju kvadratnog vala. Istodobno, zbog induktiviteta rasipanja i raspodijeljenog kapaciteta energetskog transformatora i neidealnih radnih uvjeta glavnog sklopnog uređaja za napajanje, često se javljaju visokofrekventne i visokonaponske vršne harmonijske oscilacije pri uključivanju ili isključivanju na visokim frekvencije. Ova harmonijska oscilacija generira harmonike visokog reda koji se uvode u unutarnji krug preko raspodijeljenog kapaciteta između razvodne cijevi i radijatora ili se zrače u prostor kroz radijator i transformator.
Koristi se u diodama za ispravljanje i slobodnim hodom, a također je važan uzrok visokofrekventnih smetnji. Budući da ispravljač i diode slobodnog hoda rade u visokofrekventnom sklopnom stanju, zbog postojanja parazitnog induktiviteta diode, spojnog kapaciteta i utjecaja obrnute povratne struje, rade pod vrlo visokim stopama promjene napona i struje, i proizvode visokofrekventne oscilacije. Budući da su ispravljač i diode slobodnog hoda općenito blizu izlazne linije napajanja, visokofrekventne smetnje koje stvaraju lako se prenose kroz DC izlaznu liniju.
Kako bi se poboljšao faktor snage sklopnog napajanja od 24 V, koriste se pozitivni krugovi aktivnog faktora snage. U isto vrijeme, kako bi se poboljšala učinkovitost i pouzdanost krugova i smanjio električni stres energetskih uređaja, široko se koristi tehnologija mekog prebacivanja. Među njima se najviše koristi tehnologija sklopke bez napona, struje ili struje. Ova tehnologija uvelike smanjuje elektromagnetske smetnje koje stvaraju sklopni uređaji. Međutim, većina apsorpcijskih krugova s mekim preklapanjem bez gubitaka koristi L i C za prijenos energije i koristi jednosmjernu vodljivost dioda za postizanje jednosmjerne pretvorbe energije. Stoga su diode u rezonantnom krugu postale glavni izvor elektromagnetskih smetnji.
U sklopnim izvorima napajanja od 24 V, induktori i kondenzatori za pohranjivanje energije općenito se koriste za formiranje L i C filtarskih krugova za filtriranje signala smetnji diferencijalnog načina i uobičajenog načina te pretvaranje pravokutnih signala izmjenične struje u glatke DC signale. Zbog raspodijeljenog kapaciteta zavojnice induktora, vlastita rezonantna frekvencija zavojnice induktora je smanjena, uzrokujući da veliki broj visokofrekventnih interferencijskih signala prolazi kroz zavojnicu induktora i širi se prema van duž linije napajanja izmjeničnom strujom ili izlazne linije istosmjerne struje. . Kako se frekvencija signala smetnje povećava, kapacitet i učinak filtriranja kondenzatora filtera nastavljaju se smanjivati zbog učinka induktiviteta odvoda. Sve dok rezonantna frekvencija ne bude iznad rezonantne frekvencije, kondenzator potpuno gubi svoju funkciju i postaje induktivan. Nepravilna uporaba filterskih kondenzatora i predugi vodovi također su uzroci elektromagnetskih smetnji.
Zbog velike gustoće snage i visokog stupnja inteligencije sklopnog napajanja od 24 V, opremljen je mikroprocesorom MCU. Stoga može varirati od naponskih signala visokih gotovo kilovolta do naponskih signala niskih od nekoliko volti; od visokofrekventnih digitalnih signala do niskofrekventnih analognih signala. Raspodjela polja unutar izvora signala i napajanja prilično je složena. Nerazumno ožičenje PCB-a, nerazuman strukturni dizajn, nerazumno filtriranje ulaza u dalekovodu, nerazumno ožičenje ulaza i izlaza napajanja i nerazuman dizajn CPU-a i krugova za otkrivanje dovest će do nestabilnog rada sustava ili problema kao što su elektrostatičko pražnjenje i brzi električni prijelazi. Promjenjivi izboji pulsa, udari munje, prenaponi i smetnje vodljivosti, smetnje zračenja i smanjenje otpornosti na zračena elektromagnetska polja.
