Razlozi za elektromagnetsku kompatibilnost uzrokovani napajanjem
Razlozi za probleme s elektromagnetskom kompatibilnošću uzrokovani sklopnim napajanjem od 24 V koji rade pod visokim naponom i uvjetima visoke struje su prilično složeni. Što se tiče elektromagnetske kompatibilnosti cijelog stroja, uglavnom postoji nekoliko vrsta: uobičajena impedancija, veza između vodova, veza električnog polja, spojka magnetskog polja i elektromagnetska valna sprega. Tri elementa koja stvaraju elektromagnetsku kompatibilnost su: izvor smetnje, put širenja i subjekt smetnje. Zajednički otporni spoj uglavnom se odnosi na zajedničku impedanciju između izvora smetnje i poremećenog objekta električnim putem, kroz koju signal smetnje ulazi u poremećeni objekt. Veza između linija uglavnom se odnosi na međusobnu spregu između žica ili PCB žica koje generiraju napon i struju grebanja zbog paralelnog ožičenja.
Povezivanje električnog polja je uglavnom zbog prisutnosti potencijalnih razlika, što rezultira sprezanjem induciranih električnih polja na poremećeno tijelo. Povezivanje magnetskog polja uglavnom se odnosi na spajanje niskofrekventnih magnetskih polja generiranih u blizini visokostrujnih impulsnih dalekovoda s objektom smetnji. Sprezanje elektromagnetskog polja uglavnom je uzrokovano visokofrekventnim elektromagnetskim valovima generiranim pulsirajućim naponom ili strujom, koji zrače prema van kroz prostor i spajaju odgovarajuće poremećeno tijelo. Zapravo, svaka metoda spajanja ne može se strogo razlikovati, samo s različitim fokusima.
U prekidačkom napajanju od 24 V, glavni prekidač radi u visokofrekventnom načinu rada na visokom naponu. Preklopni napon i struja bliski su kvadratnim valovima. Iz analize spektra poznato je da pravokutni valni signal sadrži bogate harmonike visokog reda, koji mogu dosegnuti frekvencijski spektar preko 1000 puta veći od pravokutne valne frekvencije. U isto vrijeme, zbog induktiviteta rasipanja i raspodijeljenog kapaciteta energetskog transformatora, kao i neidealnog radnog stanja glavnog prekidača napajanja, visokofrekventne i visokonaponske vršne harmonijske oscilacije često se generiraju kada visoka frekvencija je uključen ili isključen. Harmonici visokog reda koje stvara ova harmonijska oscilacija prenose se u unutarnji krug preko raspodijeljenog kapaciteta između razvodne cijevi i hladnjaka ili zrače u prostor kroz hladnjak i transformator.
Koristi se za diode za ispravljanje i kontinuiranu struju, također je važan razlog za stvaranje visokofrekventnih smetnji. Zbog ispravljača i slobodnih dioda koje rade u visokofrekventnom sklopnom načinu rada, prisutnost parazitnog induktiviteta i spojnog kapaciteta u izvodima diode, kao i utjecaj povratne povratne struje, čine ih radnim na visokim stopama promjene napona i struje, i stvaraju visokofrekventne oscilacije. Zbog činjenice da su ispravljačke i diode slobodnog hoda općenito blizu izlazne linije napajanja, visokofrekventne smetnje koje one generiraju najvjerojatnije će se prenijeti preko istosmjerne izlazne linije.
Kako bi se poboljšao faktor snage 24V sklopnih izvora napajanja, koriste se aktivni krugovi za korekciju faktora snage. U isto vrijeme, kako bi se poboljšala učinkovitost i pouzdanost strujnog kruga i smanjio električni stres energetskih uređaja, usvojen je veliki broj tehnologija mekog prebacivanja. Među njima, nulta naponska, nulta strujna ili nulta strujna sklopna tehnologija je najčešće korištena. Ova tehnologija uvelike smanjuje elektromagnetske smetnje koje stvaraju sklopni uređaji. Međutim, mekani apsorpcijski krugovi bez gubitaka uglavnom koriste L i C za prijenos energije, koristeći jednosmjernu vodljivost dioda za postizanje jednosmjerne pretvorbe energije. Stoga diode u ovom rezonantnom krugu postaju 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 krugova za filtriranje za filtriranje diferencijalnih i zajedničkih signala smetnji, te za pretvaranje AC pravokutnih signala u glatke DC signale. Zbog raspodijeljenog kapaciteta induktivne zavojnice, vlastita rezonantna frekvencija induktivne zavojnice je smanjena, što rezultira velikim brojem visokofrekventnih signala smetnji koji prolaze kroz induktivnu zavojnicu i šire se prema van duž izmjenične struje ili istosmjerne izlazne linije. Kako se frekvencija signala smetnje povećava, kapacitet i učinak filtriranja kondenzatora filtera nastavljaju se smanjivati zbog učinka induktiviteta odvoda, sve dok potpuno ne izgubi funkciju kondenzatora i postane induktivan iznad frekvencije rezonancije. Neispravna uporaba filterskih kondenzatora i predugi vodovi također su uzrok elektromagnetskih smetnji.
Zbog velike gustoće snage i visoke razine inteligencije sklopnog napajanja od 24 V, opremljenog mikroprocesorom MCU, naponski signal se kreće od visokog do gotovo kilovolta do niskog do nekoliko volti; Od visokofrekventnih digitalnih signala do niskofrekventnih analognih signala, distribucija polja unutar napajanja je prilično složena. Nerazumno ožičenje PCB-a, nerazuman strukturni dizajn, nerazumno ulazno filtriranje električnih vodova, nerazumno ulazno i izlazno ožičenje električnih vodova i nerazuman dizajn CPU-a i krugova detekcije mogu dovesti do nestabilnog rada sustava ili smanjene otpornosti na elektromagnetska polja kao što su elektrostatičko pražnjenje, električna grupe brzih prijelaznih impulsa, udari munja, prenaponi, kondukcijske smetnje, zračene smetnje i zračena elektromagnetska polja.
