Príčiny elektromagnetickej kompatibility spôsobenej spínaním napájania
24V spínaný zdroj pracuje v spínacom stave vysokého napätia a vysokého prúdu a príčiny problémov s elektromagnetickou kompatibilitou sú pomerne komplikované. Z elektromagnetickej kompatibility celého stroja existuje hlavne niekoľko druhov spoločnej impedančnej väzby, spojky vedenia, spojky elektrického poľa a spojky elektromagnetických vĺn s magnetickým poľom. Tri prvky elektromagnetickej kompatibility sú: zdroj rušenia, dráha šírenia a rušený objekt. Spoločná impedančná väzba je hlavne spoločná impedancia medzi zdrojom a objektom, cez ktorú môže signál vstúpiť do objektu. Linka-to-line väzba sa týka hlavne vzájomného spojenia vodičov alebo liniek PCB, ktoré generujú rušivé napätie a rušivý prúd v dôsledku paralelného zapojenia.
Väzba elektrického poľa je spôsobená hlavne existenciou rozdielu potenciálov a indukované elektrické pole je spojené s narušeným objektom. Väzba magnetického poľa je hlavne spojenie nízkofrekvenčného magnetického poľa generovaného v blízkosti pulzného elektrického vedenia veľkého prúdu s poškriabaným predmetom. Väzba elektromagnetického poľa je spôsobená hlavne vysokofrekvenčnou elektromagnetickou vlnou generovanou pulzujúcim napätím alebo prúdom, ktorá vyžaruje von cez priestor a spája zodpovedajúci rušený objekt. V skutočnosti nie je možné striktne rozlíšiť každý režim spojenia, ale dôraz je iný.
V spínanom napájacom zdroji 24V pracuje hlavná spínacia trubica vo vysokofrekvenčnom spínacom režime pri veľmi vysokom napätí a spínacie napätie a spínací prúd sú blízko štvorcových vĺn. Zo spektrálnej analýzy je známe, že štvorcový signál obsahuje bohaté vyššie harmonické a spektrum vyšších harmonických môže dosiahnuť viac ako 1000-násobok frekvencie štvorcových vĺn. Súčasne v dôsledku zvodovej indukčnosti a rozloženej kapacity výkonového transformátora a neideálneho pracovného stavu hlavného výkonového spínacieho zariadenia často dochádza k vysokofrekvenčnému a vysokonapäťovému špičkovému harmonickému kmitaniu pri zapnutí vysokej frekvencie alebo vypnuté a vyššie harmonické generované týmto harmonickým kmitaním sú prenášané do vnútorného obvodu cez rozloženú kapacitu medzi spínacou trubicou a žiaričom alebo vyžarované do priestoru cez žiarič a transformátor.
Diódy používané na usmernenie a voľnobeh sú tiež dôležitou príčinou vysokofrekvenčného rušenia. Pretože usmerňovacie a voľnobežné diódy pracujú vo vysokofrekvenčnom spínacom stave, v dôsledku existencie parazitnej indukčnosti olova, prechodovej kapacity a vplyvu spätného zotavovacieho prúdu, pracujú pri veľmi vysokej rýchlosti zmeny napätia a prúdu a produkujú vysokofrekvenčné oscilácia. Pretože usmerňovač a voľnobežná dióda sú vo všeobecnosti blízko výstupného vedenia, vysokofrekvenčné rušenie, ktoré vytvárajú, sa ľahko prenáša cez výstupné vedenie jednosmerného prúdu.
Na zlepšenie účinníka 24V spínaného zdroja 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 široko používaná technológia spínania nulového napätia, nulového prúdu alebo nulového prúdu. Táto technológia výrazne znižuje elektromagnetické rušenie generované spínacími zariadeniami. Väčšina bezstratových absorpčných obvodov s mäkkým prepínaním však používa L a C na prenos energie a na realizáciu jednosmernej premeny energie využíva jednosmernú vodivosť diód. Preto sa diódy v tomto rezonančnom obvode stávajú hlavným zdrojom elektromagnetického rušenia.
V 24V spínanom napájacom zdroji sú filtračné obvody L a C vo všeobecnosti zložené z induktorov a kondenzátorov na ukladanie energie, ktoré môžu filtrovať interferenčné signály v diferenciálnom režime a v bežnom režime a konvertovať striedavé signály so štvorcovými vlnami na hladké signály jednosmerného prúdu. Vďaka rozloženej kapacite indukčnej cievky sa zníži vlastná rezonančná frekvencia indukčnej cievky, takže veľké množstvo vysokofrekvenčných interferenčných signálov prechádza cez indukčnú cievku a šíri sa smerom von pozdĺž striedavého elektrického vedenia alebo výstupného vedenia jednosmerného prúdu. . S nárastom frekvencie rušivého signálu sa kapacita a filtračný účinok filtračného kondenzátora vplyvom olovenej indukčnosti neustále znižuje, až kým nie je nad rezonančnou frekvenciou, úplne stráca svoju funkciu a stáva sa indukčným. Nesprávne použitie filtračných kondenzátorov a príliš dlhé vedenia sú tiež príčinou elektromagnetického rušenia.
Kvôli vysokej hustote výkonu a vysokej inteligencii 24V spínaného napájacieho zdroja s mikroprocesorom MCU je napäťový signál od vysokého po takmer tisíc voltov nízky ako niekoľko voltov. Od vysokofrekvenčných digitálnych signálov po nízkofrekvenčné analógové signály je distribúcia poľa vo vnútri napájacieho zdroja pomerne komplikovaná. Nerozumné zapojenie DPS, nerozumný konštrukčný návrh, nerozumné vstupné filtrovanie napájacieho kábla, nerozumné zapojenie vstupného a výstupného napájacieho kábla a nerozumný návrh CPU a detekčného obvodu, to všetko povedie k nestabilnej práci systému alebo zníženiu odolnosti vyžarovaných elektromagnetických polí, ako napr. elektrostatický výboj, elektrický rýchly prechod, úder blesku, rušenie prepätím a vedením, rušenie žiarenia.
