Analýza zdrojů elektromagnetického rušení ve vysokofrekvenčních spínaných napájecích zdrojích
Pokud není problém s elektromagnetickým rušením (EMI) existující v samotném vysokofrekvenčním spínaném zdroji správně řešen, je nejen snadné způsobit znečištění elektrické sítě, které přímo ovlivňuje normální provoz jiných elektrických zařízení, ale také snadno vytvářejí elektromagnetické znečištění v příchozím prostoru, což má za následek problém elektromagnetické kompatibility (EMC) vysokofrekvenčního spínaného zdroje. Tento článek se zaměřuje na analýzu elektromagnetického rušení překračujícího standard v modulu vysokofrekvenčního spínaného zdroje 1200W (24V/50A) používaného v obrazovkách napájení železničních návěstidel a navrhuje opatření ke zlepšení.
Elektromagnetické rušení generované vysokofrekvenčními spínanými napájecími zdroji lze rozdělit do dvou kategorií: rušení vedením a rušení vyzařované. Poruchy ve vedení se šíří prostřednictvím zdrojů střídavého proudu s frekvencemi pod 30 MHz; Radiační porucha se šíří prostorem o frekvencích od 30 do 1000 MHz.
Vyšší harmonické generované během procesu usměrňování usměrňovače budou generovat vodivé a radiační poruchy podél elektrického vedení.
Spínané výkonové tranzistory pracují ve vysokofrekvenčním vedení a ve stavech odpojení. Aby se snížily spínací ztráty, zlepšila se hustota výkonu a celková účinnost, rychlost otevírání a zavírání spínacího tranzistoru je stále rychlejší a rychlejší, obvykle během několika mikrosekund. Spínací tranzistor se otevírá a zavírá při této rychlosti a vytváří rázové napětí a rázový proud, které budou generovat vysokofrekvenční a vysokonapěťové špičkové harmonické a elektromagnetické rušení na vesmírných a střídavých vstupních linkách.
Současně s tím, jak vysokofrekvenční transformátor T1 provádí transformaci výkonu, generuje střídavá elektromagnetická pole, vyzařující elektromagnetické vlny do prostoru, vytvářející radiační poruchy. Rozložená indukčnost a kapacita transformátoru generují oscilace, které jsou spojeny se vstupním střídavým obvodem prostřednictvím distribuované kapacity mezi primárními stupni transformátoru a vytvářejí vodivé poruchy.
Při relativně nízkém výstupním napětí pracuje výstupní usměrňovací dioda ve vysokofrekvenčním spínacím stavu a je také zdrojem elektromagnetického rušení.
Kvůli parazitní indukčnosti a kapacitě přechodu vývodu diody, stejně jako vlivu zpětného zotavovacího proudu, pracuje při vysokém napětí a rychlosti změny proudu. Čím delší je doba zpětného zotavení diody, tím větší je dopad špičkového proudu a tím silnější je signál poruchy, což má za následek vysokofrekvenční útlumové oscilace, což je porucha vedení v diferenciálním módu.
Všechny generované elektromagnetické signály jsou přenášeny do externích zdrojů energie prostřednictvím kovových vodičů, jako jsou elektrické vedení, signální vedení a zemnící vodiče, což vytváří vodivé poruchy. Vyzařované poruchy jsou způsobeny rušivými signály vyzařovanými přes vodiče a zařízení nebo propojovacími vodiči fungujícími jako antény.
