Uvod u shemu dizajna elektromagnetske kompatibilnosti visokofrekventnog prebacivanja napajanja
Ako se problem elektromagnetske smetnje (EMI) samo frekvencijskog prebacivanja napajanja ne rješava pravilno, ne samo da lako zagađuje napajačku mrežu i izravno utječe na normalan rad druge električne opreme, već i lako formira elektromagnetsko zagađenje kada se prenosi u svemir, što je opskrba električnom energijom (EMC). Ovaj se članak usredotočuje na analizu elektromagnetskih smetnji koji prelaze standard u 1200W (24V/50A) visokofrekventni modul napajanja koji se koristi u pločama napajanja željezničkim signalom i predlaže mjere poboljšanja.
Elektromagnetske smetnje generirane visokofrekventnim prebacivanjem napajanja mogu se podijeliti u dvije kategorije: provedene smetnje i zračene smetnje. Provedeni poremećaji šire se kroz izvore izmjenične snage s frekvencijama ispod 30MHz; Poremećaj zračenja širi se kroz prostor, s frekvencijama u rasponu od 30 do 1000 MHz.
Analiza izvora elektromagnetskih poremećaja u napajanju visoke frekvencije
Ispravljač i tranzistor snage Q1 u krugu, kao i tranzistori napajanja Q2 do Q5, Transformator s visokom frekvencijom T1 i izlazni ispravljač dioda D1 u D2 u krugu prikazanom na slici 1B, glavni su izvori elektromagnetskog interferencije koji su nastali tijekom rada visokog pogona prebacivanja. Specifična analiza je sljedeća.
Harmonike visokog reda nastale tijekom postupka ispravljanja ispravljača stvorit će provedene i zračene poremećaje duž linije snage.
Prebacivanje tranzistora snage djeluje u visokofrekventnim provodnim i graničnim stanjima. Da bi se smanjili gubici za prebacivanje, poboljšali gustoću snage i ukupnu učinkovitost, brzina otvaranja i zatvaranja prebacivanja tranzistora postaje brže i brže. Općenito, unutar nekoliko mikrosekundi, prebacivanje tranzistora otvaranjem i zatvaranjem ovom brzinom, formirajući napon prenapona i struju prenapona, što će stvoriti visokofrekventne i visokonaponske vršne harmonike, uzrokujući elektromagnetske smetnje u prostorima i izmjeničnim ulaznim linijama.
Istodobno s visokim frekvencijskim transformatorom T1 izvodi pretvorbu snage, stvara izmjenično elektromagnetsko polje koje zrači elektromagnetskim valovima u svemir, tvoreći poremećaje zračenja. Rasprostranjena induktivnost i kapacitet transformatora osciliraju i spajaju u ulazni krug izmjeničnog struje kroz raspodijeljeni kapacitet između primarnih faza transformatora, formirajući provedene poremećaje.
Kad je izlazni napon relativno nizak, izlazni ispravljač diode djeluje u visokofrekventnom prebacivanju i također je izvor elektromagnetskih smetnji.
Zbog parazitske induktivnosti i spojnih kapacitivnosti diode, kao i utjecaja obrnute struje oporavka, djeluje s visokim naponom i brzinom promjene struje. Što je duže vrijeme obrnutog oporavka diode, to je veći utjecaj vršne struje i jači je signal poremećaja, što rezultira oscilacijom visokofrekventnog prigušenja, što je vrsta poremećaja provođenja diferencijalnog načina rada.
