Dôvody elektromagnetickej kompatibility spôsobenej napájaním
Dôvody pre problémy s elektromagnetickou kompatibilitou spôsobené 24V spínaným zdrojom pracujúcim pod vysokým napätím a vysokým prúdom sú pomerne zložité. Z hľadiska elektromagnetickej kompatibility celého stroja existuje hlavne niekoľko typov: spoločná impedančná väzba, väzba medzi vedením, väzba elektrického poľa, väzba magnetického poľa a väzba elektromagnetických vĺn. Tri prvky, ktoré vytvárajú elektromagnetickú kompatibilitu, sú: zdroj rušenia, dráha šírenia a predmet rušenia. Spoločná odporová väzba sa týka hlavne spoločnej impedancie medzi zdrojom rušenia a rušeným objektom elektricky, cez ktorú vstupuje rušivý signál do rušeného objektu. Spojka medzi linkami sa týka hlavne vzájomného spojenia medzi vodičmi alebo vodičmi PCB, ktoré generujú škrabacie napätie a škrabací prúd v dôsledku paralelného zapojenia.
Väzba elektrického poľa je spôsobená najmä prítomnosťou rozdielov potenciálov, čo vedie k väzbe indukovaných elektrických polí k narušenému telu. Väzba magnetického poľa sa týka hlavne spojenia nízkofrekvenčných magnetických polí generovaných v blízkosti vysokoprúdových impulzných elektrických vedení s rušivým objektom. Väzba elektromagnetického poľa je spôsobená hlavne vysokofrekvenčnými elektromagnetickými vlnami generovanými pulzujúcim napätím alebo prúdom, ktoré vyžarujú von cez priestor a spájajú príslušné rušené teleso. V skutočnosti nemožno každú metódu spájania striktne rozlíšiť, iba s rôznym zameraním.
V 24V spínanom zdroji pracuje hlavný vypínač vo vysokofrekvenčnom spínacom režime pri vysokom napätí. Spínacie napätie a prúd sú blízke štvorcovým vlnám. Zo spektrálnej analýzy je známe, že signál štvorcových vĺn obsahuje bohaté harmonické tóny vysokého rádu, ktoré môžu dosiahnuť frekvenčné spektrum viac ako 1000-násobok frekvencie štvorcových vĺn. Súčasne v dôsledku zvodovej indukčnosti a rozloženej kapacity výkonového transformátora, ako aj neideálneho pracovného stavu hlavného vypínača, sa pri vysokofrekvenčnom je zapnuté alebo vypnuté. Harmonické harmonické vyššieho rádu generované touto harmonickou osciláciou sa prenášajú do vnútorného obvodu cez rozloženú kapacitu medzi spínacou trubicou a chladičom alebo sa vyžarujú do priestoru cez chladič a transformátor.
Používa sa pre usmerňovacie diódy a diódy s trvalým prúdom a je tiež dôležitým dôvodom na generovanie vysokofrekvenčných porúch. Vzhľadom na to, že usmerňovacie a voľnobežné diódy pracujú vo vysokofrekvenčnom spínacom režime, prítomnosť parazitnej indukčnosti a prechodovej kapacity vo vodičoch diód, ako aj vplyv spätného zotavovacieho prúdu, spôsobujú, že pracujú pri vysokých rýchlostiach zmeny napätia a prúdu a generovať vysokofrekvenčné oscilácie. Vzhľadom na skutočnosť, že usmerňovacie a voľnobežné diódy sú vo všeobecnosti blízko výkonového výstupného vedenia, vysokofrekvenčné poruchy, ktoré vytvárajú, sa s najväčšou pravdepodobnosťou prenášajú cez výstupné vedenie jednosmerného prúdu.
Na zlepšenie účinníka 24V spínaných zdrojov sa používajú aktívne obvody na korekciu účinníka. Súčasne, aby sa zlepšila účinnosť a spoľahlivosť obvodu a znížilo elektrické namáhanie energetických zariadení, bolo prijaté veľké množstvo technológií mäkkého spínania. Medzi nimi je najpoužívanejšia technológia spínania nulového napätia, nulového prúdu alebo nulového prúdu. Táto technológia výrazne znižuje elektromagnetické rušenie generované spínacími zariadeniami. Avšak mäkké spínacie bezstratové absorpčné obvody väčšinou využívajú L a C na prenos energie, pričom využívajú jednosmernú vodivosť diód na dosiahnutie jednosmernej premeny energie. Preto sa diódy v tomto rezonančnom obvode stávajú hlavným zdrojom elektromagnetického rušenia.
V 24V spínaných zdrojoch energie sa indukčné tlmivky a kondenzátory na ukladanie energie vo všeobecnosti používajú na vytvorenie L a C filtračných obvodov na filtrovanie diferenciálnych a bežných rušivých signálov a na konverziu striedavých štvorcových signálov na hladké jednosmerné signály. V dôsledku rozloženej kapacity indukčnej cievky sa zníži vlastná rezonančná frekvencia indukčnej cievky, čo vedie k veľkému počtu vysokofrekvenčných rušivých signálov prechádzajúcich cez indukčnú cievku a šíriacich sa smerom von pozdĺž striedavého elektrického vedenia alebo výstupného vedenia jednosmerného prúdu. Pri zvyšovaní frekvencie rušivého signálu sa kapacita a filtračný účinok filtračného kondenzátora vplyvom zvodovej indukčnosti stále znižuje, až úplne stratí funkciu kondenzátora a nad rezonančnou frekvenciou sa stane indukčným. Nesprávne použitie filtračných kondenzátorov a príliš dlhých vodičov je tiež príčinou elektromagnetického rušenia.
Vďaka vysokej hustote výkonu a vysokej úrovni inteligencie 24V spínaného zdroja, vybaveného mikroprocesorom MCU, sa napäťový signál pohybuje od vysokého po takmer kilovolty až po nízke až niekoľko voltov; Od vysokofrekvenčných digitálnych signálov po nízkofrekvenčné analógové signály je distribúcia poľa vo vnútri napájacieho zdroja pomerne zložitá. Nerozumné zapojenie PCB, neprimeraný štrukturálny návrh, neprimerané vstupné filtrovanie elektrických vedení, neprimerané zapojenie vstupného a výstupného elektrického vedenia a nerozumný návrh CPU a detekčných obvodov môžu viesť k nestabilnej prevádzke systému alebo zníženiu odolnosti voči elektromagnetickým poliam, ako sú elektrostatické výboje, elektrické skupiny rýchlych prechodných impulzov, údery blesku, prepätia, vedené poruchy, vyžarované poruchy a vyžarované elektromagnetické polia.
