Karakteristike prekidačkog napajanja i mehanizam stvaranja elektromagnetnih smetnji
Postoje četiri osnovne karakteristike prekidačkih izvora napajanja:
① Lokacija je relativno čista. Uglavnom koncentriran na uređaje za preklapanje snage, diode i povezane hladnjake i visokofrekventne transformatore;
② Uređaj za konverziju energije radi u uključenom/isključenom stanju. Zbog činjenice da je prekidački izvor napajanja uređaj za konverziju energije koji radi u prekidačkom stanju, njegove stope promjene napona i struje su visoke, što rezultira značajnim intenzitetom smetnji;
③ Ožičenje energetskih štampanih ploča (PCB) se obično postavlja ručno. Ovaj aranžman ga čini veoma proizvoljnim, povećavajući poteškoće ekstrakcije parametara distribucije PCB-a i predviđanja i evaluacije smetnji u bliskom polju;
④ Frekvencija prebacivanja je velika, u rasponu od desetina hiljada Hz do nekoliko megaherca. Glavni oblici smetnji su dirigovane smetnje i smetnje u bliskom polju.
Mehanizam stvaranja elektromagnetnih smetnji
Elektromagnetne smetnje koje nastaju preklopnim krugovima
Preklopni krug je jezgro prekidačkog napajanja, uglavnom se sastoji od rasklopnih cijevi i visokofrekventnih transformatora. Dv/dt koji generira je impuls velike amplitude, širokog frekvencijskog pojasa i bogatih harmonika. Glavni razlozi za ovu smetnju impulsa su dvostruki: s jedne strane, opterećenje cijevi prekidača je primarni namotaj visokofrekventnog transformatora, koji je induktivno opterećenje. U trenutku kada je prekidačka cijev uključena, primarni kalem stvara veliku udarnu struju i visoki vršni napon se pojavljuje na oba kraja primarnog namotaja; U trenutku isključenja cijevi prekidača, zbog protoka curenja primarnog namotaja, dio energije se ne prenosi sa primarnog namotaja u sekundarni kalem. Energija pohranjena u induktoru će formirati opadajuću oscilaciju sa šiljcima zajedno sa kapacitivnošću i otporom u kolektorskom kolu, koji će se nadovezati na napon isključivanja da bi se formirao skok napona za isključivanje. Ova vrsta prekida napona napajanja će generisati isti prelazni proces magnetne prenapone kao kada je primarni kalem povezan, a ovaj šum će se prenositi na ulazne i izlazne terminale, stvarajući provodljive smetnje. S druge strane, visokofrekventna sklopna strujna petlja sastavljena od primarnog namotaja, prekidačke cijevi i filterskog kondenzatora impulsnog transformatora može generirati značajno prostorno zračenje, stvarajući interferenciju zračenja.
Smetnje uzrokovane obrnutim vremenom oporavka diode u visokofrekventnom ispravljačkom krugu uzrokovane su velikom strujom naprijed koja teče kroz ispravljačku diodu tijekom provođenja naprijed. Kada se isključi zbog obrnutog prednapona, zbog akumulacije više nosilaca u PN spoju, struja će teći u suprotnom smjeru tokom perioda prije nego što nosioci nestanu, uzrokujući naglo smanjenje povratne struje oporavka od nosioci nestaju i uzrokuju značajnu promjenu struje (di/dt).
Mjere za suzbijanje elektromagnetnih smetnji
Tri elementa koji formiraju elektromagnetne smetnje su izvor smetnji, put širenja i poremećena oprema. Stoga bi suzbijanje elektromagnetnih smetnji trebalo raditi sa ova tri aspekta.
Svrha je suzbiti izvore smetnji, eliminirati spregu i zračenje između izvora smetnji i poremećene opreme, poboljšati sposobnost zaštite od smetnji poremećene opreme i na taj način poboljšati performanse elektromagnetne kompatibilnosti prekidačkih izvora napajanja.
Korištenje filtera za suzbijanje elektromagnetnih smetnji
Filtriranje je važna metoda za suzbijanje elektromagnetnih smetnji, koja može efikasno suzbiti elektromagnetne smetnje koje ulaze u opremu u elektroenergetskoj mreži i takođe suzbiti elektromagnetne smetnje koje ulaze u električnu mrežu unutar opreme. Instaliranjem filtera za sklopnu snagu u ulaznim i izlaznim krugovima prekidačkog napajanja može se riješiti ne samo problem provodljivih smetnji, već je i važno oružje za rješavanje radijacijskih smetnji. Tehnologija suzbijanja filtriranja podijeljena je na dvije metode: pasivno filtriranje i aktivno filtriranje.
Tehnologija pasivnog filtriranja
Pasivni filterski krugovi su jednostavni, isplativi i pouzdani, što ih čini efikasnim načinom za suzbijanje elektromagnetnih smetnji. Pasivni filteri se sastoje od komponenti induktivnosti, kapacitivnosti i otpora, a njihova direktna funkcija je rješavanje provodljivih emisija.
Zbog velikog kapaciteta filterskog kondenzatora u izvornom krugu napajanja, u krugu ispravljača se stvaraju impulsne vršne struje, koje se sastoje od velikog broja harmonijskih struja visokog reda i uzrokuju smetnje u energetskoj mreži; Osim toga, provođenje ili prekid cijevi prekidača u krugu, kao i primarni namotaj transformatora, generiraće pulsirajuću struju. Zbog velike brzine promjene struje, inducirane struje različitih frekvencija se generiraju u okolnim kolima, uključujući diferencijalne i uobičajene signale interferencije. Ovi signali smetnji mogu se prenijeti na druge vodove električne mreže i ometati druge elektronske uređaje preko dva vodova. Dio za filtriranje diferencijalnog načina rada na slici može smanjiti signale smetnji diferencijalnog moda unutar prekidačkog napajanja i može u velikoj mjeri umanjiti signale elektromagnetnih smetnji koje sama oprema generiše tokom rada i prenijeti ih u električnu mrežu. Prema zakonu elektromagnetne indukcije dobija se E-Ldi/dt, gdje je E pad napona na oba kraja L, L je induktivnost, a di/dt je brzina promjene struje. Očigledno, što je manja brzina promjene struje, potrebna je veća induktivnost.
