Karakteristike prekidačkog napajanja i mehanizam stvaranja elektromagnetskih smetnji
Četiri su osnovne karakteristike prekidačkih izvora napajanja:
① Lokacija je relativno čista. Uglavnom usredotočen na sklopne uređaje, diode i povezane hladnjake i visokofrekventne transformatore;
② Uređaj za pretvorbu energije radi u stanju uključeno/isključeno. Zbog činjenice da je prekidački izvor napajanja uređaj za pretvorbu energije koji radi u sklopnom stanju, njegove stope promjene napona i struje su visoke, što rezultira značajnim intenzitetom smetnji;
③ Ožičenje električnih tiskanih pločica (PCB) obično se postavlja ručno. Ovaj raspored ga čini vrlo proizvoljnim, povećavajući poteškoće izdvajanja PCB distribucijskih parametara i predviđanja i procjene smetnji u blizini polja;
④ Frekvencija prebacivanja je velika, u rasponu od desetaka tisuća Hz do nekoliko megaherca. Glavni oblici smetnji su dirigirane smetnje i smetnje u blizini polja.
Mehanizam stvaranja elektromagnetskih smetnji
Elektromagnetske smetnje koje stvaraju sklopni krugovi
Preklopni krug je jezgra sklopnog napajanja, uglavnom se sastoji od sklopnih cijevi i visokofrekventnih transformatora. Dv/dt koji on stvara je puls velike amplitude, širokog frekvencijskog pojasa i bogatih harmonika. Glavni razlozi za ovu interferenciju impulsa su dvojaki: s jedne strane, opterećenje sklopne cijevi je primarna zavojnica visokofrekventnog transformatora, što je induktivno opterećenje. U trenutku kada je sklopna cijev uključena, primarna zavojnica generira veliku udarnu struju i visoki udarni vršni napon pojavljuje se na oba kraja primarne zavojnice; U trenutku odvajanja razvodne cijevi, zbog propuštanja fluksa primarne zavojnice, dio energije se ne prenosi s primarne zavojnice na sekundarnu zavojnicu. Energija pohranjena u induktoru formirat će opadajuću oscilaciju sa šiljcima zajedno s kapacitetom i otporom u kolektorskom krugu, koji će se superponirati na napon isključivanja i formirati šiljak napona isključivanja. Ova vrsta prekida napona napajanja će generirati isti prijelazni udar struje magnetizacije kao kada je spojena primarna zavojnica, a ovaj šum će se prenijeti na ulazne i izlazne terminale, stvarajući vodljive smetnje. S druge strane, visokofrekventna sklopna strujna petlja sastavljena od primarne zavojnice, sklopne cijevi i filterskog kondenzatora pulsnog transformatora može generirati značajno prostorno zračenje, stvarajući smetnje zračenja.
Smetnje uzrokovane obrnutim vremenom oporavka diode u krugu visokofrekventnog ispravljača uzrokovane su velikom strujom koja teče kroz ispravljačku diodu tijekom vođenja prema naprijed. Kada se isključi zbog obrnutog prednapona, zbog akumulacije više nositelja u PN spoju, struja će teći u suprotnom smjeru tijekom razdoblja prije nego što nosioci nestanu, uzrokujući naglo smanjenje obrnute struje oporavka nosioci nestaju i uzrokuju značajnu promjenu struje (di/dt).
Mjere za suzbijanje elektromagnetskih smetnji
Tri elementa koji tvore elektromagnetske smetnje su izvor smetnje, put širenja i poremećena oprema. Stoga bi se suzbijanje elektromagnetskih smetnji trebalo provoditi s ova tri aspekta.
Svrha je potisnuti izvore smetnji, eliminirati spregu i zračenje između izvora smetnji i poremećene opreme, poboljšati sposobnost zaštite od smetnji poremećene opreme i time poboljšati performanse elektromagnetske kompatibilnosti prekidačkih izvora napajanja.
Korištenje filtara za suzbijanje elektromagnetskih smetnji
Filtriranje je važna metoda za suzbijanje elektromagnetskih smetnji, koja može učinkovito suzbiti elektromagnetske smetnje koje ulaze u opremu u električnoj mreži i također suzbiti elektromagnetske smetnje koje ulaze u električnu mrežu unutar opreme. Instaliranje sklopnog filtra snage u ulazne i izlazne krugove prekidačkog napajanja ne samo da može riješiti problem kondukcijskih smetnji, već i važno oružje za rješavanje smetnji zračenja. Tehnologija suzbijanja filtriranja podijeljena je na dvije metode: pasivno filtriranje i aktivno filtriranje.
Tehnologija pasivnog filtriranja
Krugovi za pasivno filtriranje jednostavni su, ekonomični i pouzdani, što ih čini učinkovitim načinom za suzbijanje elektromagnetskih smetnji. Pasivni filtri sastoje se od komponenti induktiviteta, kapaciteta i otpora, a njihova izravna funkcija je rješavanje vodljivih emisija.
Zbog velikog kapaciteta kondenzatora za filtriranje u izvornom krugu napajanja, u krugu ispravljača stvaraju se vršne impulsne struje, koje se sastoje od velikog broja harmoničkih struja visokog reda i uzrokuju smetnje u električnoj mreži; Osim toga, provođenje ili prekid cijevi prekidača u strujnom krugu, kao i primarne zavojnice transformatora, generirat će pulsirajuću struju. Zbog velike brzine promjene struje, inducirane struje različitih frekvencija generiraju se u okolnim krugovima, uključujući signale diferencijalne i zajedničke smetnje. Ovi signali smetnji mogu se prenijeti na druge vodove električne mreže i ometati druge elektroničke uređaje putem dvaju električnih vodova. Dio za filtriranje diferencijalnog načina rada na slici može smanjiti signale smetnji diferencijalnog načina rada unutar prekidačkog napajanja i može uvelike prigušiti signale elektromagnetskih smetnji koje generira sama oprema tijekom rada i prenijeti ih u električnu mrežu. Prema zakonu elektromagnetske indukcije dobiva se E-Ldi/dt, gdje je E pad napona na oba kraja L, L induktivitet, a di/dt brzina promjene struje. Očito, što je manja brzina promjene struje, potrebna je veća induktivnost.
