Charakteristika komunikačných spínaných zdrojov napájania a techniky na potlačenie elektromagnetického rušenia
S rozvojom moderných elektronických technológií a energetických zariadení sa spínaný napájací zdroj s malou veľkosťou, nízkou hmotnosťou, vysokým výkonom, vysokou spoľahlivosťou a ďalšími charakteristikami široko používa v komunikačných systémoch, automatickom riadení, domácich spotrebičoch a iných oblastiach, najmä široko používaný v programovo riadené prepínanie, bezdrôtové základňové stanice na optický prenos dát, systémy káblovej televízie a IP siete, je hlavnou silou bežnej prevádzky zariadení informačných technológií. Komunikačný spínaný zdroj však vo všeobecnosti využíva technológiu pulznej šírkovej modulácie (PWM), jeho spínacie zariadenia pracujú vo vysokofrekvenčnom zapnutom a vypnutom stave, v dôsledku vysokofrekvenčného rýchleho prechodového procesu je sám o sebe zdrojom elektromagnetického rušenia, produkuje elektromagnetické rušivé (EMI) signály majú široký rozsah frekvencií, ale majú aj určitú amplitúdu, vedením a žiarením kontaminujú elektromagnetické prostredie, komunikačné zariadenia a elektronické produkty spôsobujú rušenie. Okrem toho komunikačný spínaný zdroj má silnú schopnosť proti elektromagnetickému rušeniu, najmä pre blesky, prepätia, sieťové napätie, elektrické pole, magnetické pole, elektromagnetické vlny, elektrostatický výboj, prasknutie, pokles napätia, odolnosť voči vodivosti RF elektromagnetického poľa, vyžarované odolnosť, vodivé emisie, vyžarované emisie a ďalšie položky musia spĺňať ustanovenia príslušných noriem EMC.
1, elektromagnetické rušenie generované spínacím obvodom
Spínací obvod je jadrom spínaného zdroja, zložený hlavne zo spínacích elektrónok a vysokofrekvenčných transformátorov, ktorý vytvára dv/dt impulz s veľkou amplitúdou, širokou šírkou pásma a bohatým na harmonické. Hlavná príčina tohto pulzného rušenia je dvojaká: na jednej strane je záťažou spínacej trubice primárna cievka vysokofrekvenčného transformátora, čo je indukčná záťaž. Vo vodivom momente spínacej trubice vytvára primárna cievka veľký nárazový prúd a v primárnej cievke na oboch koncoch vysoké rázové špičky; v spínacej trubici odpojenie okamžité, v dôsledku úniku toku primárnej cievky, čo má za následok, že časť energie sa neprenesie z primárnej cievky na sekundárnu cievku, uložená v indukčnosti tejto časti energie bude a kolektorový obvod pri tvorbe kapacity, odpor s hrotom útlmu kmitov, superponovaný na vypínacie napätie, vznik vypínacieho napäťového hrotu. Toto bude superponované na vypínacie napätie, aby sa vytvorila špička vypínacieho napätia. Toto prerušenie napájacieho napätia spôsobí rovnaký prechodný magnetizačný nárazový prúd so zapnutou primárnou cievkou, tento šum sa prenesie na výstup výstupu, čím sa vytvorí vodivé rušenie. Iný aspekt primárnej cievky pulzného transformátora, spínacie elektrónky a filtračné kondenzátory tvoria vysokofrekvenčnú spínaciu prúdovú slučku, ktorá môže produkovať veľké priestorové vyžarovanie, vytvárajúce interferenciu žiarenia.
2, doba spätného zotavenia diódy spôsobená interferenciou obvodu vysokofrekvenčného usmerňovača v doprednom vedení usmerňovacej diódy, keď dôjde k veľkému toku prúdu vpred, pri jej spätnom predpätí a otočení do vypnutia v dôsledku prechodu PN v akumuláciou viacerých nosičov, a teda v nosičoch pred zánikom časového úseku dôjde k obráteniu prúdu, čo má za následok zánik nosičov pri spätnom získavaní prúdu sa drasticky zníži a vznik veľkej zmeny v prúde.
Opatrenia na potlačenie elektromagnetického rušenia
Tri prvky elektromagnetického rušenia sú zdroj rušenia, cesta šírenia a rušené zariadenie. Potlačenie elektromagnetického rušenia by sa teda malo riešiť z týchto troch aspektov.
Účelom je potlačiť zdroj rušenia, eliminovať väzbu a vyžarovanie medzi zdrojom rušenia a rušeným zariadením a zlepšiť odolnosť rušeného zariadenia tak, aby sa zlepšila elektromagnetická kompatibilita spínaného zdroja.
Použitie filtrov na potlačenie elektromagnetického rušenia
Filtrovanie je dôležitý spôsob potláčania elektromagnetického rušenia, ktorý môže účinne potláčať elektromagnetické rušenie v rozvodnej sieti do zariadenia, ale aj inhibovať elektromagnetické rušenie v rámci zariadenia do rozvodnej siete. Inštalácia filtrov spínaného napájacieho zdroja do vstupných a výstupných obvodov spínaného zdroja môže nielen vyriešiť problém rušenia vedením, ale je aj dôležitou zbraňou pri riešení radiačného rušenia. Technológia potlačenia filtra sa delí na dva spôsoby: pasívne filtrovanie a aktívne filtrovanie.
Technológia pasívneho filtrovania
Kvôli veľkej kapacite filtračných kondenzátorov v pôvodnom napájacom obvode bude obvod usmerňovača produkovať impulzný špičkový prúd, ktorý pozostáva z veľmi veľkého počtu vysokých harmonických prúdov, čo spôsobuje rušenie elektrickej siete; okrem toho vedenie alebo prerušenie spínacej trubice v obvode a primárnych cievkach transformátora bude produkovať pulzujúce prúdy. V dôsledku vysokej rýchlosti zmeny prúdu bude okolitý obvod produkovať rôzne frekvencie indukovaných prúdov, vrátane interferenčných signálov diferenciálneho režimu a bežného režimu, tieto interferenčné signály sa môžu prenášať cez dve elektrické vedenia do zvyšku siete a rušiť s inými elektronickými zariadeniami. Časť obrázku s filtrovaním diferenciálneho režimu môže znížiť interferenčný signál diferenciálneho režimu vo vnútri spínacieho zdroja, ale môže tiež výrazne zoslabiť signál elektromagnetického rušenia generovaný samotným zariadením, keď sa práca prenáša do elektrickej siete. A podľa zákona elektromagnetickej indukcie E-Ldi/dt, E je pokles napätia na L, L je indukčnosť, di/dt pre rýchlosť zmeny prúdu. Je zrejmé, že čím menšia je rýchlosť zmeny prúdu, tým väčšia je potrebná indukčnosť.
