Generisanje i suzbijanje elektromagnetnih smetnji u prekidačkom napajanju
Electromagneticcompatibility EMC je skraćenica od engleske electromagnetic compatibility. Uključuje dva značenja. Prvo, elektromagnetno zračenje koje proizvodi oprema u radu mora biti ograničeno na određeni nivo. Drugo, sama oprema mora imati određenu sposobnost protiv smetnji. Mora imati tri elementa: izvor smetnji, spojni kanal i osjetljivo tijelo. Suzbijanje smetnji prekidačkim napajanjem za elektronska kola je od velikog značaja za obezbeđivanje normalnog i stabilnog rada elektronskih sistema. Analizom izvora smetnji i spojnih kanala u komutacionom napajanju, ovaj rad daje efikasne mere za suzbijanje smetnji. Predložen je dizajn i način izrade sklopnog transformatora napajanja.
Izvori smetnji i spojni kanali u prekidačkom napajanju
Prekidačko napajanje prvo ispravlja naizmjeničnu struju frekvencije snage u jednosmjernu, zatim je mijenja u visoku frekvenciju kroz kontrolu prekidačke cijevi, a zatim je izlazi kroz krug ispravljačkog filtera kako bi se dobio stabilan jednosmjerni napon, tako da sadrži puno harmonijskih smetnji. U isto vrijeme, zbog induktivnosti curenja transformatora i vrha uzrokovanog povratnom strujom oporavka izlazne diode, stvarat će se elektromagnetne smetnje različitog stupnja. Smetnje u prekidačkom napajanju uglavnom su koncentrisane na komponente sa velikim promjenama napona i struje (tj. velike dv/dt ili di/dt), posebno prekidačke cijevi, izlazne diode i visokofrekventne transformatore. U isto vrijeme, lutajući kapacitet će voditi buku električne mreže do napajanja elektronskog sistema i ometati rad elektronskog kola. Ovdje analizirajmo uzroke nekoliko vrsta smetnji i njihove puteve spajanja.
Interferencija filtriranja koju generira izlazni ispravljački filterski krug općenito usvaja mosni ispravljač i filterski krug kondenzatora na izlaznom kraju prekidačkog napajanja. Zbog nelinearnosti ispravljačke diode i funkcije skladištenja energije filterskog kondenzatora, izlazna struja postaje periodična vršna struja s kratkim vremenom i visokom vršnom vrijednošću. Ova izobličena ulazna struja, osim osnovnog vala, sadrži i bogate komponente viših harmonika.
Smetnje koje nastaju preklopnim krugom
Jezgro sklopnog kola je također jedan od glavnih izvora smetnji, koji se uglavnom sastoji od prekidačke cijevi i visokofrekventnog transformatora. Dv/dt koji generiše prekidačka cijev ima veliki impuls, širok frekvencijski pojas i bogate harmonike. Glavni razlozi za ovu smetnju pulsa su:
(1) U trenutku kada je prekidačka cijev uključena, primarni namotaj transformatora stvara veliku udarnu struju, a na oba kraja primarnog namota pojavljuje se visoki udarni vršni napon; U trenutku kada je prekidač isključen, dio energije se ne prenosi sa primarnog na sekundarni kalem zbog protoka curenja primarnog namotaja, a taj dio energije pohranjen u induktivnosti curenja će formirati oscilaciju prigušenja sa vrhom sa međuelektrodnim kapacitetom i otporom same prekidačke cijevi, i bit će superponiran na napon isključivanja cijevi prekidača kako bi se formirao vršni napon isključivanja. Ovaj šum će se preneti na ulazne i izlazne terminale, stvarajući konduktovane smetnje.
(2) Kada se izlazna dioda uključi u smjeru naprijed, naboj u PN spoju se akumulira, a kada se dioda primijeni obrnutim naponom, akumulirani naboj će nestati i generirat će se reverzna struja. Budući da je frekvencija V u strujnom krugu sekundarnog ispravljača vrlo visoka pri uključivanju, to jest, vrijeme od uključivanja do isključenja je vrlo kratko, a nalet obrnute struje će se dogoditi ako pohranjeno punjenje nestane u kratkom vremenu. Zbog postojanja distribuirane kapacitivnosti i distribuirane induktivnosti u DC izlazu, interferencija uzrokovana prenaponom postaje slabljenje visoke frekvencije i smanjenje oscilacija.
(3) Visokofrekventna sklopna strujna petlja sastavljena od primarnog namotaja visokofrekventnog transformatora, prekidačke cijevi i filterskog kondenzatora može generirati veliko svemirsko zračenje i stvarati smetnje zračenja.
Interferentni spojni kanal
Zbog lutajuće kapacitivnosti između primarnih namotaja transformatora, smetnje zajedničkog moda koje stvara sklopni krug širi se kroz transformator na primarnoj i sekundarnoj strani. Komparativno govoreći, put smetnji diferencijalnog načina rada je jednostavan i lak za rukovanje. Ovaj rad uglavnom predstavlja stvaranje i suzbijanje smetnji zajedničkog moda.
