Řešení problému emc komunikačního spínaného zdroje
Komunikační spínací napájecí zdroj je široce používán v programově řízeném přepínání, optickém přenosu dat, bezdrátových základnových stanicích, systémech kabelové televize a IP sítích díky svým výhodám malé velikosti, nízké hmotnosti, vysoké účinnosti, spolehlivému provozu a vzdálenému monitorování. Je hnací silou pro běžný provoz zařízení informačních technologií.
S rozvojem informačních technologií je vybavení informačními technologiemi rozšířeno po celé zemi, od vyspělých centrálních měst až po odlehlé horské oblasti, což poskytuje velké pohodlí pro komunikaci a přenos informací mezi lidmi. Vzhledem k rozdílům mezi městskými a venkovskými oblastmi zahrnuje napájecí síť komunikačních zařízení jak stabilní způsoby napájení velké energetické sítě, tak nezávislé způsoby napájení malých vodních elektráren. V režimu napájení malých vodních elektráren v důsledku změn objemu vody, významných změn ve spotřebě elektrické energie uživateli a nestabilního provozu zařízení na výrobu energie je zkreslení tvaru vlny elektrické sítě závažné a kolísání napětí je velké. Nestandardní elektroinstalace distribuční soustavy zároveň představuje velkou výzvu pro komunikační spínaný zdroj.
Železniční komunikace a silové komunikace se rozvíjejí a rostou. V důsledku silného indukovaného napětí generovaného elektrickými lokomotivami zemní napětí velmi kolísá, což má za následek značné kolísání síťového napětí. Silné elektrické pole může snadno způsobit přechodnou nestabilitu provozu spínaných napájecích zařízení. Komunikační spínaný napájecí zdroj pracující v blízkosti vysokonapěťové elektrické sítě, ačkoliv je síťové napětí stabilní, je snadno ovlivněn silným elektromagnetickým polem způsobeným změnami zatížení sítě.
Komunikační spínaný zdroj by proto měl mít silnou odolnost proti elektromagnetickému rušení, zejména adaptabilitu na údery blesku, přepětí a kolísání síťového napětí. Měl by mít také dostatečnou schopnost proti rušení statickému rušení, elektrickému poli, magnetickému poli a elektromagnetickým vlnám, což zajišťuje jeho normální provoz a stabilitu v napájení komunikačních zařízení.
Na druhé straně, díky výkonovému spínacímu tranzistoru, usměrňovači nebo volnoběžné diodě a hlavnímu výkonovému transformátoru uvnitř komunikačního spínaného napájecího zdroje pracujícího v režimu vysokonapěťového, vysokoproudého a vysokofrekvenčního spínání, průběh napětí a proudu je většinou čtvercový. Během procesu přepínání obdélníkové vlny vysokého napětí a vysokého proudu bude generováno silné harmonické napětí a proud. Tato harmonická napětí a proudy jsou přenášeny vstupním vedením napájecího zdroje nebo výstupním vedením spínaného napájecího zdroje, což způsobuje rušení jiných zařízení a elektrické sítě, které jsou napájeny komunikačním napájecím zdrojem na stejné napájecí síti. Současně také způsobují rušení zařízení napájených komunikačním napájecím zdrojem, jako jsou přepínací zařízení řízená programem, bezdrátové základnové stanice, zařízení pro optický přenos a zařízení kabelové televize, takže nemohou správně fungovat; Na druhé straně silné harmonické napětí a proud generují uvnitř spínaného zdroje elektromagnetické rušení, které způsobuje nestabilitu vnitřního provozu spínaného zdroje a snižuje jeho výkon. Některá elektromagnetická pole vyzařují do okolního prostoru mezerami ve skříni vypínače napájení a spolu s vyzařovanými elektromagnetickými poli generovanými silovými vedeními a výstupními stejnosměrnými vedeními se šíří prostorem a způsobují rušení jiných vysokofrekvenčních zařízení a zařízení citlivých na elektromagnetickým polím, což vede k abnormálnímu provozu jiných zařízení.
Problémy s elektromagnetickou kompatibilitou spínaných zdrojů
Problémy s elektromagnetickou kompatibilitou způsobené komunikačním spínaným napájecím zdrojem pracujícím ve spínacích stavech vysokého napětí a vysokého proudu jsou poměrně složité. Z hlediska elektromagnetické kompatibility celého stroje existuje především několik typů: spojka se společnou impedancí, spojka linka-linka, vazba elektrického pole, vazba magnetického pole a vazba elektromagnetické vlny. Tři prvky elektromagnetické kompatibility jsou: zdroj rušení, cesta šíření a objekt rušení. Společná impedanční vazba se týká hlavně společné impedance mezi zdrojem rušení a rušeným objektem elektricky, přes kterou rušivý signál vstupuje do rušeného objektu. Linková vazba se týká hlavně vzájemné vazby mezi vodiči nebo vodiči PCB, které generují rušivé napětí a rušivý proud díky paralelnímu zapojení. Vazba elektrického pole je způsobena především přítomností rozdílů potenciálů, které mají za následek vazbu indukovaného elektrického pole na rušené těleso. Vazba magnetického pole se týká hlavně vazby nízkofrekvenčních magnetických polí generovaných v blízkosti silnoproudých pulzních silových vedení s rušivými objekty. Vazba elektromagnetických vln je způsobena především vysokofrekvenčními elektromagnetickými vlnami generovanými pulzujícím napětím nebo proudem, které vyzařují ven prostorem a spojují se s odpovídajícím rušivým tělesem. Ve skutečnosti nelze každou spojovací metodu striktně rozlišit, pouze s různým zaměřením.
U spínaného zdroje pracuje hlavní vypínač ve vysokofrekvenčním spínacím režimu při vysokém napětí. Spínací napětí i proud jsou obdélníkové vlny a spektrum harmonických vyšších řádů obsažených v této obdélníkové vlně může dosáhnout více než 1000násobku frekvence obdélníkové vlny. Současně v důsledku svodové indukčnosti a rozložené kapacity výkonového transformátoru, jakož i nevyhovujícího pracovního stavu hlavního výkonového spínacího zařízení, často vznikají vysokofrekvenční a vysokonapěťové špičkové harmonické oscilace při vysokofrekvenčním zapnuto nebo vypnuto. 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, přítomnost parazitní indukčnosti a přechodové kapacity ve vývodech diod, stejně jako vliv zpětného zotavovacího proudu, způsobuje, že pracují při vysokém napětí a rychlosti změny proudu, což má za následek vysokofrekvenční oscilace. Vzhledem k tomu, že usměrňovací a volnoběžné diody jsou obecně blízko výkonového výstupního vedení, vysokofrekvenční rušení jimi generované bude s největší pravděpodobností přenášeno přes výstupní vedení stejnosměrného proudu.
Pro zlepšení účiníku se v komunikačních spínaných zdrojích používají obvody aktivní korekce účiníku. Současně, aby se zlepšila účinnost a spolehlivost obvodu a snížilo elektrické namáhání výkonových zařízení, bylo přijato velké množství technologií měkkého přepínání. Mezi nimi je nejrozšířenější technologie spínání nulového napětí, nulového proudu nebo nulového napětí s nulovým proudem. Tato technologie výrazně snižuje elektromagnetické rušení generované spínacími zařízeními. Bezztrátové absorpční obvody s měkkým spínáním však často využívají l a c pro přenos energie, přičemž využívají jednosměrnou vodivost diod k dosažení jednosměrné přeměny energie. Proto se diody v tomto rezonančním obvodu stávají hlavním zdrojem elektromagnetického rušení.
