Příčiny elektromagnetické kompatibility způsobené spínáním napájecích zdrojů
Spínaný zdroj 24V pracuje ve spínaném stavu vysokého napětí a velkého proudu a důvody problémů s elektromagnetickou kompatibilitou jsou poměrně komplikované. Z elektromagnetické kompatibility celého stroje se jedná především o běžnou impedanční vazbu, linkovou vazbu, vazbu elektrického pole a elektromagnetickou vlnovou vazbu s magnetickým polem. Tři prvky elektromagnetické kompatibility jsou: zdroj rušení, cesta šíření a rušený objekt. Společná impedanční vazba je především společná elektrická impedance mezi zdrojem rušení a rušeným objektem, přes kterou vstupuje rušivý signál do rušeného objektu. Linková vazba je především vzájemná vazba vodičů nebo linek PCB, které generují rušivá napětí a rušivé proudy díky paralelnímu zapojení.
Vazba elektrického pole je způsobena především existencí rozdílu potenciálů a vazbou indukovaného elektrického pole na narušené těleso. Vazba magnetického pole je především vazba nízkofrekvenčního magnetického pole generovaného v blízkosti vysokoproudého pulzního elektrického vedení k rušivému objektu. Vazba elektromagnetického pole je způsobena především vysokofrekvenčními elektromagnetickými vlnami generovanými pulzujícím napětím nebo proudem, které vyzařují ven prostorem a způsobují vazbu na odpovídající rušené těleso. Ve skutečnosti nelze jednotlivé spojovací metody striktně rozlišit, ale zaměření je jiné.
Ve spínaném zdroji 24V pracuje trubice hlavního vypínače ve vysokofrekvenčním spínacím režimu při velmi vysokém napětí. Spínací napětí a spínací proud se blíží obdélníkovým vlnám. Ze spektrální analýzy je známo, že obdélníkový signál obsahuje bohaté harmonické vyššího řádu. Spektrum této harmonické vyššího řádu může dosáhnout více než 1000násobku frekvence obdélníkové vlny. Současně v důsledku svodové indukčnosti a rozložené kapacity výkonového transformátoru a neideálním pracovním podmínkám hlavního výkonového spínacího zařízení často dochází při zapínání a vypínání při vysokých frekvencích k vysokofrekvenčním a vysokonapěťovým špičkovým harmonickým oscilacím. frekvence. Toto harmonické kmitání generuje vyšší řád Harmonické jsou zaváděny do vnitřního obvodu prostřednictvím distribuované kapacity mezi spínací trubicí a zářičem nebo vyzařovány do prostoru přes zářič a transformátor.
Používá se v usměrňovacích a volnoběžných diodách a je také důležitou příčinou vysokofrekvenčního rušení. Protože usměrňovací a volnoběžné diody pracují ve vysokofrekvenčním spínacím stavu, v důsledku existence parazitní indukčnosti vývodu diody, přechodové kapacity a vlivu zpětného zotavovacího proudu, pracují při velmi vysokých rychlostech změny napětí a proudu a vytvářet vysokofrekvenční oscilace. Protože usměrňovač a diody s volnoběhem jsou obecně blízko výstupního napájecího vedení, vysokofrekvenční rušení, které vytvářejí, se snadno přenáší přes výstupní vedení stejnosměrného proudu.
Pro zlepšení účiníku spínaného zdroje 24V se používají kladné aktivní obvody účiníku. Současně, aby se zlepšila účinnost a spolehlivost obvodů a snížilo elektrické namáhání silových zařízení, je široce používána technologie měkkého spínání. Mezi nimi je nejpoužívanější technologie spínání nulového napětí, nulového proudu nebo nulového proudu. Tato technologie výrazně snižuje elektromagnetické rušení generované spínacími zařízeními. Většina bezztrátových absorpčních obvodů s měkkým spínáním však používá L a C pro přenos energie a využívá výkon jednosměrné vodivosti diod k dosažení jednosměrné přeměny energie. Proto se diody v rezonančním obvodu staly hlavním zdrojem elektromagnetického rušení.
V 24V spínaných napájecích zdrojích se indukční cívky a kondenzátory akumulující energii obecně používají k vytvoření L a C filtračních obvodů pro filtrování rušivých signálů diferenciálního režimu a společného režimu a převádění střídavých obdélníkových signálů na hladké stejnosměrné signály. V důsledku distribuované kapacity indukční cívky se snižuje vlastní rezonanční frekvence indukční cívky, což způsobuje, že velké množství vysokofrekvenčních rušivých signálů prochází indukční cívkou a šíří se směrem ven podél střídavého elektrického vedení nebo výstupního vedení stejnosměrného proudu. . Jak se frekvence rušivého signálu zvyšuje, kapacita a filtrační účinek filtračního kondenzátoru se dále snižuje vlivem indukčnosti vedení. Dokud není rezonanční frekvence nad rezonanční frekvencí, kondenzátor zcela ztrácí svou funkci a stává se indukčním. Nesprávné použití filtračních kondenzátorů a příliš dlouhé přívody jsou také příčinou elektromagnetického rušení.
Vzhledem k vysoké hustotě výkonu a vysokému stupni inteligence spínaného zdroje 24V je vybaven mikroprocesorem MCU. Proto se může pohybovat od napěťových signálů tak vysokých jako téměř kilovoltů až po napěťové signály tak nízké jako několik voltů; od vysokofrekvenčních digitálních signálů po nízkofrekvenční analogové signály. Rozložení pole uvnitř zdroje signálu a napájení je poměrně složité. Nerozumné zapojení PCB, nepřiměřený konstrukční návrh, nepřiměřené vstupní filtrování napájecího vedení, nepřiměřené zapojení vstupního a výstupního napájecího vedení a nepřiměřený návrh CPU a detekčních obvodů – to vše povede k nestabilnímu provozu systému nebo problémům, jako jsou elektrostatické výboje a rychlé elektrické přechodové jevy. Proměnné pulzní záblesky, údery blesku, přepětí a rušení vedení, rušení záření a snížení odolnosti vůči vyzařovaným elektromagnetickým polím.
