Charakteristika spínaného napájania a mechanizmus generovania elektromagnetického rušenia
Existujú štyri základné charakteristiky spínaných zdrojov:
① Miesto je pomerne jasné. Sústreďuje sa hlavne na výkonové spínacie zariadenia, diódy a pripojené chladiče a vysokofrekvenčné transformátory;
② Zariadenie na premenu energie funguje v zapnutom/vypnutom stave. Vzhľadom na skutočnosť, že spínaný zdroj je zariadenie na premenu energie, ktoré pracuje v spínanom stave, jeho zmeny napätia a prúdu sú vysoké, čo vedie k značnej intenzite rušenia;
③ Zapojenie výkonových dosiek plošných spojov (PCB) je zvyčajne usporiadané ručne. Toto usporiadanie ho robí vysoko svojvoľným, čím sa zvyšuje obtiažnosť extrakcie parametrov distribúcie PCB a predpovedania a vyhodnocovania interferencie v blízkom poli;
④ Frekvencia spínania je veľká, pohybuje sa od desiatok tisíc Hz po niekoľko megahertzov. Hlavnými formami rušenia sú rušenie vedením a rušenie blízkeho poľa.
Mechanizmus vzniku elektromagnetického rušenia
Elektromagnetické rušenie generované spínacími obvodmi
Spínací obvod je jadrom spínaného zdroja, ktorý pozostáva hlavne zo spínacích elektrónok a vysokofrekvenčných transformátorov. Ním generovaný dv/dt je impulz s veľkou amplitúdou, širokým frekvenčným pásmom a bohatými harmonickými. Hlavné dôvody tohto pulzného rušenia sú dvojaké: na jednej strane je záťažou spínacej rúrky primárna cievka vysokofrekvenčného transformátora, čo je indukčná záťaž. V momente, keď je spínacia trubica zapnutá, primárna cievka generuje veľký nárazový prúd a na oboch koncoch primárnej cievky sa objaví vysoké nárazové špičkové napätie; V momente odpojenia spínacej trubice sa v dôsledku zvodového toku primárnej cievky časť energie neprenesie z primárnej cievky do sekundárnej cievky. Energia uložená v induktore vytvorí doznievajúcu osciláciu s hrotmi spolu s kapacitou a odporom v kolektorovom obvode, ktoré sa superponujú s vypínacím napätím, aby vytvorili hrot vypínacieho napätia. Tento typ prerušenia napájacieho napätia bude generovať rovnaký prechodný magnetizačný nárazový prúd ako pri pripojení primárnej cievky a tento šum sa prenesie na vstupné a výstupné svorky, čím sa vytvorí vodivé rušenie. Na druhej strane, vysokofrekvenčná spínacia prúdová slučka zložená z primárnej cievky, spínacej trubice a filtračného kondenzátora impulzného transformátora môže generovať značné priestorové žiarenie, ktoré vytvára interferenciu žiarenia.
Rušenie spôsobené spätným časom zotavenia diódy vo vysokofrekvenčnom obvode usmerňovača je spôsobené veľkým priepustným prúdom, ktorý preteká usmerňovacou diódou počas priepustného vedenia. Keď je vypnutý v dôsledku spätného predpätia, v dôsledku nahromadenia viacerých nosičov v PN prechode bude prúd tiecť v opačnom smere počas obdobia, kým nosiče nezmiznú, čo spôsobí prudký pokles spätného zotavovacieho prúdu nosiče miznú a spôsobujú výraznú zmenu prúdu (di/dt).
Opatrenia na potlačenie elektromagnetického rušenia
Tri prvky, ktoré tvoria elektromagnetické rušenie, sú zdroj rušenia, cesta šírenia a rušené zariadenie. Preto by sa potláčanie elektromagnetického rušenia malo vykonávať z týchto troch aspektov.
Účelom je potlačiť zdroje rušenia, eliminovať väzbu a vyžarovanie medzi zdrojmi rušenia a rušeným zariadením, zlepšiť odrušovaciu schopnosť rušených zariadení a tým zlepšiť výkon spínaných zdrojov v oblasti elektromagnetickej kompatibility.
Použitie filtrov na potlačenie elektromagnetického rušenia
Dôležitou metódou na potlačenie elektromagnetického rušenia je filtrovanie, ktoré dokáže účinne potlačiť elektromagnetické rušenie vstupujúce do zariadenia v elektrickej sieti a tiež potlačiť elektromagnetické rušenie vstupujúce do elektrickej siete v rámci zariadenia. Inštalácia spínaného výkonového filtra do vstupných a výstupných obvodov spínaného zdroja môže nielen vyriešiť problém rušenia vedením, ale aj dôležitou zbraňou pri riešení radiačného rušenia. Technológia potlačenia filtrovania je rozdelená do dvoch metód: pasívne filtrovanie a aktívne filtrovanie.
Technológia pasívneho filtrovania
Pasívne filtračné obvody sú jednoduché, cenovo výhodné a spoľahlivé, čo z nich robí efektívny spôsob potláčania elektromagnetického rušenia. Pasívne filtre sa skladajú z indukčných, kapacitných a odporových komponentov a ich priamou funkciou je riešiť vodivé emisie.
V dôsledku veľkej kapacity filtračného kondenzátora v pôvodnom napájacom obvode vznikajú v obvode usmerňovača impulzné špičkové prúdy, ktoré sú zložené z veľkého počtu harmonických prúdov vyšších rádov a spôsobujú rušenie elektrickej siete; Okrem toho vedenie alebo prerušenie spínacej rúrky v obvode, ako aj primárna cievka transformátora, bude generovať pulzujúci prúd. V dôsledku vysokej rýchlosti zmeny prúdu sa v okolitých obvodoch generujú indukované prúdy rôznych frekvencií, vrátane diferenciálnych a spoločných interferenčných signálov. Tieto rušivé signály sa môžu prenášať do iných vedení elektrickej siete a rušiť iné elektronické zariadenia prostredníctvom dvoch elektrických vedení. Diferenčný režim filtrovania na obrázku môže znížiť interferenčné signály diferenciálneho režimu vo vnútri spínacieho zdroja a môže výrazne zoslabiť elektromagnetické rušivé signály generované samotným zariadením počas prevádzky a preniesť ich do elektrickej siete. Podľa zákona elektromagnetickej indukcie sa získa E-Ldi/dt, kde E je pokles napätia na oboch koncoch L, L je indukčnosť a di/dt je rýchlosť zmeny prúdu. Je zrejmé, že čím menšia je rýchlosť zmeny prúdu, tým väčšia je potrebná indukčnosť.
