Uzroci elektromagnetske kompatibilnosti uzrokovane sklopnim napajanjem
Preklopno napajanje od 24 V radi u sklopnom stanju visokog napona i velike struje, a uzroci problema s elektromagnetskom kompatibilnošću prilično su komplicirani. Od elektromagnetske kompatibilnosti cijelog stroja, uglavnom postoji nekoliko vrsta zajedničke impedancije spojke, linije spojke, električne spojke polja i magnetskog polja spojke elektromagnetskih valova. Tri elementa elektromagnetske kompatibilnosti su: izvor smetnje, put širenja i poremećeni objekt. Zajednička impedancija je uglavnom zajednička impedancija između izvora i objekta, kroz koju signal može ući u objekt. Line-to-line spajanje uglavnom se odnosi na međusobno spajanje žica ili PCB linija koje stvaraju uznemirujući napon i uznemirujuću struju zbog paralelnog ožičenja.
Povezivanje električnog polja je uglavnom zbog postojanja potencijalne razlike, a inducirano električno polje je povezano s poremećenim objektom. Povezivanje magnetskog polja uglavnom je spajanje niskofrekventnog magnetskog polja generiranog u blizini dalekovoda pulsa velike struje s objektom koji grebe. Povezivanje elektromagnetskog polja uglavnom je posljedica visokofrekventnog elektromagnetskog vala generiranog pulsirajućim naponom ili strujom, koji zrači prema van kroz prostor i spaja odgovarajući poremećeni objekt. Zapravo, svaki način spajanja ne može se strogo razlikovati, ali naglasak je drugačiji.
U sklopnom napajanju od 24 V, glavna sklopna cijev radi u visokofrekventnom načinu rada pri vrlo visokom naponu, a sklopni napon i sklopna struja bliski su kvadratnim valovima. Iz analize spektra poznato je da signal pravokutnog vala sadrži bogate više harmonike, a spektar viših harmonika može doseći više od 1000 puta frekvenciju pravokutnog vala. Istodobno, zbog induktiviteta rasipanja i raspodijeljenog kapaciteta energetskog transformatora i neidealnog radnog stanja glavnog rasklopnog uređaja, visokofrekventne i visokonaponske vršne harmonijske oscilacije često se javljaju kada je visoka frekvencija uključena ili isključen, a viši harmonici generirani ovim harmoničkim oscilacijama prenose se u unutarnji krug preko raspodijeljenog kapaciteta između razvodne cijevi i radijatora ili zrače u prostor kroz radijator i transformator.
Diode koje se koriste za ispravljanje i slobodni hod također su važan uzrok visokofrekventnih smetnji. Budući da ispravljač i diode slobodnog hoda rade u visokofrekventnom sklopnom stanju, zbog postojanja olovnog parazitskog induktiviteta, spojnog kapaciteta i utjecaja obrnute povratne struje, rade na vrlo visokoj stopi promjene napona i struje i proizvode visoku frekvenciju oscilacija. Budući da su ispravljač i dioda slobodnog hoda općenito blizu izlazne linije napajanja, visokofrekventne smetnje koje oni generiraju lako se prenose kroz DC izlaznu liniju.
Kako bi se poboljšao faktor snage sklopnog napajanja od 24 V, usvojeni su krugovi aktivne korekcije 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, nulti napon, nulta struja ili nulta strujna sklopna tehnologija naširoko se koristi. 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 ostvarenje jednosmjerne pretvorbe energije. Stoga diode u ovom rezonantnom krugu postaju glavni izvor elektromagnetskih smetnji.
U sklopnom napajanju od 24 V, L i C filtarski krugovi općenito se sastoje od induktora i kondenzatora za pohranjivanje energije, koji mogu filtrirati interferencijske signale diferencijalnog načina rada i uobičajenog načina rada te pretvoriti signale pravokutnog vala izmjenične struje u glatke DC signale. Zbog raspodijeljenog kapaciteta zavojnice induktiviteta, vlastita rezonantna frekvencija zavojnice induktiviteta je smanjena, tako da veliki broj visokofrekventnih interferencijskih signala prolazi kroz zavojnicu induktiviteta i širi se prema van duž AC strujnog voda ili DC izlaznog voda . S porastom frekvencije ometajućeg signala, kapacitet i učinak filtriranja kondenzatora filtera kontinuirano se smanjuju zbog utjecaja induktiviteta odvoda, dok ne bude iznad rezonantne frekvencije, potpuno gubi svoju funkciju i postaje induktivan. Neispravna uporaba kondenzatora filtera i predugi vodovi također su uzrok elektromagnetskih smetnji.
Zbog velike gustoće snage i visoke inteligencije sklopnog napajanja od 24 V s mikroprocesorom MCU, signal napona od visokog do gotovo tisuću volti je samo nekoliko volti. Od visokofrekventnih digitalnih signala do niskofrekventnih analognih signala, distribucija polja unutar napajanja prilično je komplicirana. Nerazumno ožičenje PCB-a, nerazuman strukturni dizajn, nerazumno ulazno filtriranje kabela za napajanje, nerazumno ožičenje ulaznog i izlaznog kabela za napajanje i nerazuman dizajn CPU-a i kruga detekcije dovest će do nestabilnog rada sustava ili smanjene otpornosti na zračena elektromagnetska polja, kao što je elektrostatsko pražnjenje, brzi električni prijelaz, udar groma, smetnje prenapona i vodljivosti, smetnje zračenja.
