Ako vyriešiť harmonickú spínaný zdroj
V moderných elektronických zariadeniach je spínaný zdroj široko používanou formou napájacieho zdroja, ktorý sa vyznačuje malými rozmermi a vysokou účinnosťou. Spínané napájanie však bude produkovať aj harmonické, ktoré do určitej miery ovplyvnia kvalitu napájania a stabilitu elektrickej siete a dokonca spôsobia poškodenie obvodov a zariadení. Preto je nevyhnutné vyriešiť harmonický problém spínaného napájania.
Príčiny harmonických v spínaných zdrojoch
Harmonická vlna sa vzťahuje na druh elektrického tvaru vlny s vyššou frekvenciou ako základná vlna a jej zdroj vo všeobecnosti pochádza z faktorov, ako je nelineárne zaťaženie, nesínusové napätie a elektromagnetické rušenie. Pracovný princíp spínaného zdroja určuje, že je ľahké vytvárať harmonické.
1. Skratový účinok obvodu filtra kondenzátora
Pri spínanom napájaní obvod filtra kondenzátora hlavne znižuje pulzujúce napätie na výstupe napájacieho zdroja, ale pri vysokej frekvencii je kondenzátor tiež skratovaný. Skrat však spôsobí, že do napájacieho zdroja bude prúdiť harmonický prúd, bude vo vodiči vznikať oscilácia a spôsobí šum a tepelný efekt.
2. Rezonančný efekt obvodu indukčného filtra
V spínanom zdroji sa obvod indukčného filtra používa hlavne na zabránenie vysokofrekvenčnej pulzácii výstupu napájacieho zdroja. Keď je zaťažovací prúd veľmi nízky, indukčnosť je v rezonančnom stave, ktorý vytvára vysokofrekvenčný harmonický prúd. Generovaný vysokofrekvenčný harmonický prúd bude rezonovať v napájacom kondenzátore a indukčnosti vedenia a pri prietoku prúdu generovať vysokofrekvenčné oscilácie.
3. Rezonančný vplyv indukčného spätnoväzbového obvodu
Rezonančný spätnoväzbový obvod je dôležitou charakteristikou výkonu spínaného zdroja. Regulátor spätnej väzby sa používa na nepretržité monitorovanie zaťaženia a napájania, aby sa včas prispôsobil výstup napájania a zlepšila sa účinnosť celého obvodu. Indukčný spätnoväzbový obvod však zníži výstupné napätie napájacieho zdroja cez rezonančný obvod, čím sa zvýši tvorba harmonického prúdu.
4. Vplyv pracovnej frekvencie
Čím vyššia je pracovná frekvencia spínaného zdroja, tým vyššie sú harmonické a tým je harmonický prúd bohatší. Vysokofrekvenčný prúd vytvorí na cievke pomerne veľké elektromagnetické vlny, čo povedie aj k javu, že samotný elektrický spotrebič a elektromagnetické vlny sú vo vzduchu plné interakcie.
Poškodenie harmonických spínaných zdrojov napájania
Harmonické spínané napájanie poškodí zariadenie a systém a konkrétne poškodenie je nasledovné:
1. Poškodenie samotného spínaného zdroja.
Harmonické generované spínaným zdrojom pri vysokej frekvencii zvýšia vnútornú spotrebu tepla spínacej trubice a zvýšia riziko jej poškodenia.
2. Poškodenie nákladu
Výstupné harmonické spínané napájanie ovplyvní záťaž, ktorá ľahko poškodí komponenty v obvode, najmä pre presné prístroje a lekárske zariadenia.
3. Poškodenie elektrickej siete
Po výstupe spínaného zdroja harmonické sa rozšíria po rozvodnej sieti a zvýšia harmonický prúd rozvodnej siete, čo povedie k problémom ako preťaženie rozvodnej siete, zvýšenie teploty káblov, poškodenie jadra výkonového transformátora a tak ďalej, čo ovplyvňuje stabilitu.
Riešenie harmonických spínaných zdrojov
Aby sa lepšie vyriešil harmonický problém spínaného napájania, zvyčajne sa používajú tieto riešenia:
1. Prijmite obvod na potlačenie harmonických.
Použitie obvodu na potlačenie harmonických môže obmedziť tvorbu vysokofrekvenčného prúdu a účinne znížiť vplyv harmonického prúdu na spínaný zdroj.
2. Prijmite nový filter
Nový filter má dobré riešenie pre harmonický problém spínaného napájania, ako je použitie neindukčného topologického obvodu, multikondenzátorovo-multiparametrového filtra atď.
3. Zlepšite dizajn spínaného zdroja napájania.
Pri návrhu spínaného napájacieho zdroja by sme mali optimalizovať jeho elektronické komponenty, formy zapojenia a kompozitné materiály, aby sme minimalizovali jeho vnútorné energetické straty a degradáciu energie a znížili tvorbu harmonických.
4. Nainštalujte energeticky úsporné spotrebiče alebo zvýšte výstupné napätie.
Inštaláciou energeticky úsporných spotrebičov alebo zvýšením výstupného napätia spínaného zdroja je možné efektívne znížiť vznik a vplyv harmonického prúdu.
