Elektromagnetická kompatibilita spínaných napájecích zdrojů
Důvody problémů s elektromagnetickou kompatibilitou způsobených spínacími napájecími zdroji pracujícími pod vysokým napětím a vysokými proudy jsou poměrně složité. Z hlediska elektromagnetických vlastností celého stroje se jedná především o několik typů: spojka se společnou impedancí, spojka linka-linka, vazba elektrického pole, vazba magnetického pole a vazba elektromagnetické vlny. Společná impedanční vazba se týká hlavně společné impedance mezi zdrojem rušení a rušeným objektem elektricky, přes kterou signál rušení vstupuje do rušeného objektu. Linková vazba se týká hlavně vzájemné vazby mezi vodiči nebo vodiči PCB, které generují rušivé napětí a proud v důsledku paralelního zapojení. Vazba elektrického pole je způsobena především přítomností rozdílu potenciálů, který generuje indukovanou vazbu elektrického pole na narušeném těle. Vazba magnetického pole se týká hlavně vazby nízkofrekvenčních magnetických polí generovaných v blízkosti silnoproudých pulzních silových vedení s rušivými objekty. Vazba elektromagnetického pole je způsobena především vysokofrekvenčními elektromagnetickými vlnami generovanými pulzujícím napětím nebo proudem vyzařujícím ven prostorem, což vede ke spojení s odpovídajícím narušeným tělesem. Ve skutečnosti nelze každou spojovací metodu striktně rozlišit, pouze s různým zaměřením.
Ve spínaném zdroji napájení pracuje hlavní vypínač ve vysokofrekvenčním spínacím režimu při vysokém napětí a spínané napětí a proud se blíží obdélníkovým vlnám. Ze spektrální analýzy je známo, že obdélníkové signály obsahují bohaté harmonické vyššího řádu. Spektrum této harmonické vyššího řádu může dosáhnout více než 1000násobku frekvence obdélníkových vln. Současně v důsledku svodové indukčnosti a distribuované kapacity výkonového transformátoru, jakož i neideálního pracovního stavu hlavního vypínače napájení, často vznikají vysokofrekvenční a vysokonapěťové špičkové harmonické oscilace při zapnutí nebo vypnuto na vysokých frekvencích. Harmonické harmonické vyššího řádu generované touto harmonickou oscilací jsou přenášeny do vnitřního obvodu prostřednictvím distribuované kapacity mezi spínací trubkou a chladičem nebo vyzařovány do prostoru prostřednictvím chladiče a transformátoru. Významnou příčinou vysokofrekvenčního rušení jsou také spínací diody používané pro usměrnění a pokračování. Vzhledem k vysokofrekvenčnímu spínacímu stavu usměrňovače a volnoběžných diod, přítomnosti parazitní indukčnosti a přechodové kapacity ve vodičích diod, jakož i vlivu zpětného zotavovacího proudu, způsobují, že pracují při vysokých rychlostech změny napětí a proudu a generovat vysokofrekvenční oscilace. Usměrňovací a volnoběžné diody jsou obecně blízko napájecího výstupního vedení a vysokofrekvenční rušení jimi generované se s největší pravděpodobností přenáší přes výstupní vedení stejnosměrného proudu. Pro zlepšení účiníku využívají spínané zdroje aktivní obvody korekce účiníku. Současně, aby se zlepšila účinnost a spolehlivost obvodu a snížilo se elektrické namáhání silových zařízení, bylo přijato velké množství technologií měkkého spínání. Mezi nimi je nejpoužívanější technologie přepínání nulového napětí, nulového proudu nebo nulového napětí/nulového proudu. Tato technologie výrazně snižuje elektromagnetické rušení generované spínacími zařízeními. Většina bezztrátových absorpčních obvodů s měkkým spínačem však využívá L a C pro přenos energie, přičemž využívá jednosměrnou vodivost diod k dosažení jednosměrné přeměny energie. Proto se diody v tomto rezonančním obvodu stávají hlavním zdrojem elektromagnetického rušení.
Spínané napájecí zdroje obecně používají indukční cívky a kondenzátory pro uchovávání energie k vytvoření L a C filtračních obvodů, čímž se dosahuje filtrace diferenciálních a společných rušivých signálů. V důsledku distribuované kapacity indukční cívky se snižuje vlastní rezonanční frekvence indukční cívky, což má za následek velké množství vysokofrekvenčních rušivých signálů procházejících indukční cívkou a šířících se směrem ven podél střídavého napájecího vedení nebo výstupního vedení stejnosměrného proudu. S rostoucí frekvencí rušivého signálu ve filtračním kondenzátoru dochází vlivem indukčnosti vedení k trvalému snižování kapacity a filtračního efektu a dokonce i ke změnám parametrů kondenzátoru, což je také důvodem elektromagnetického rušení.
