Elektromagnetická kompatibilita spínaných zdrojov napájania
Dôvody pre problémy s elektromagnetickou kompatibilitou spôsobené spínanými zdrojmi pracujúcimi pod vysokým napätím a vysokým prúdom sú pomerne zložité. Z hľadiska elektromagnetických vlastností celého stroja existuje hlavne niekoľko typov: spoločná impedančná väzba, väzba medzi vedením, väzba elektrického poľa, väzba magnetického poľa a väzba elektromagnetických vĺn. Spoločná impedančná väzba sa týka hlavne spoločnej impedancie medzi zdrojom rušenia a rušeným objektom elektricky, cez ktorú signál rušenia vstupuje do rušeného objektu. Linková väzba sa týka hlavne vzájomného spojenia medzi vodičmi alebo vodičmi PCB, ktoré generujú rušivé napätie a prúd v dôsledku paralelného zapojenia. Väzba elektrického poľa je spôsobená hlavne prítomnosťou rozdielu potenciálov, ktorý generuje indukovanú väzbu elektrického poľa na narušenom tele. Spojenie magnetického poľa sa týka hlavne spojenia nízkofrekvenčných magnetických polí generovaných v blízkosti vysokoprúdových impulzných elektrických vedení s rušivými objektmi. Väzba elektromagnetického poľa je spôsobená najmä vysokofrekvenčnými elektromagnetickými vlnami generovanými pulzujúcim napätím alebo prúdom vyžarujúcim von cez priestor, čo vedie k spojeniu s príslušným narušeným telom. V skutočnosti nemožno každú metódu spájania striktne rozlíšiť, iba s rôznym zameraním.
V spínanom zdroji pracuje hlavný vypínač vo vysokofrekvenčnom spínacom režime pri vysokom napätí a spínacie napätie a prúd sú blízke štvorcovým vlnám. Zo spektrálnej analýzy je známe, že signály so štvorcovými vlnami obsahujú bohaté harmonické s vysokým rádom. Spektrum tejto harmonickej vyššieho rádu môže dosiahnuť viac ako 1000-násobok frekvencie štvorcových vĺn. Súčasne kvôli zvodovej indukčnosti a rozloženej kapacite výkonového transformátora, ako aj neideálnemu pracovnému stavu hlavného vypínača, často vznikajú vysokofrekvenčné a vysokonapäťové špičkové harmonické oscilácie pri zapnutí resp. vypnuté pri vysokých frekvenciách. Harmonické vlny vysokého 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. Významnou príčinou vysokofrekvenčných porúch sú aj spínacie diódy používané na usmernenie a pokračovanie. V dôsledku vysokofrekvenčného spínacieho stavu usmerňovača a voľnobežných diód, 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. Usmerňovacie a voľnobežné diódy sú vo všeobecnosti blízko výstupného vedenia a nimi generované vysokofrekvenčné poruchy sa s najväčšou pravdepodobnosťou prenášajú cez výstupné vedenie jednosmerného prúdu. Aby sa zlepšil účinník, spínané zdroje využívajú 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. Spomedzi nich je najpoužívanejšia technológia prepínania nulového napätia, nulového prúdu alebo nulového napätia/nulového prúdu. Táto technológia výrazne znižuje elektromagnetické rušenie generované spínacími zariadeniami. Väčšina bezstratových absorpčných obvodov s mäkkým spínačom však využíva L a C na prenos energie, pričom využíva jednosmernú vodivosť diód na dosiahnutie jednosmernej premeny energie. Preto sa diódy v tomto rezonančnom obvode stávajú hlavným zdrojom elektromagnetického rušenia.
Spínané napájacie zdroje vo všeobecnosti používajú indukčné cievky a kondenzátory na ukladanie energie na vytvorenie L a C filtračných obvodov, čím sa dosahuje filtrovanie diferenciálnych a spoločných rušivých signálov. 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 vo filtračnom kondenzátore dochádza vplyvom indukčnosti zvodu k neustálemu znižovaniu kapacity a filtračného účinku a dokonca k zmenám parametrov kondenzátora, čo je tiež dôvodom elektromagnetického rušenia.
