1 EMI šumový proud
Existuje mnoho obvodových topologií spínaného napájení, které lze rozdělit na režimy plné můstku, poloviční můstek, push-pull, jednostranné vpřed, jednostranné flyback a další režimy podle kombinace elektronky výkonového vypínače a vysoko- frekvenční transformátor. V modulu spínaného napájecího zdroje středního a malého výkonu jsou více používané obvodové topologie push-pull, single-ended forward, single-end flyback a tak dále. Blokové schéma typického dopředného spínaného napájecího obvodu s jedním koncem je na obrázku 1. Skládá se z elektronky výkonového spínače Q1, vysokofrekvenčního transformátoru T, usměrňovací diody Dl, volnoběžné diody D2, tlumivky výstupního filtru. L a výstupní filtrační kondenzátor C. Při práci může řídící jednotka PWM vysílat pulzní signál s proměnnou šířkou pulzu pro buzení spínací trubice Q1. Když je spínací trubice Q1 zapnuta, stejnosměrná energie na vstupním konci je přenášena do sekundáru přes vysokofrekvenční transformátor. Když je spínací trubice Q1 vypnutá, vysokofrekvenční transformátor pro magnetický reset. Vysokofrekvenční impuls přenášený přes vysokofrekvenční transformátor je usměrňovací diodou usměrněn na jednosměrný pulzující stejnosměrný proud. Poté, co je tento pulzující stejnosměrný proud odfiltrován výstupní tlumivkou filtru a filtračním kondenzátorem, lze odeslat požadované stejnosměrné napětí.
Během procesu vysokofrekvenčního spínání výkonového spínacího tranzistoru Q1 budou impulsy proudící přes výkonový spínací tranzistor a vysokofrekvenční transformátor generovat komplikovaná harmonická napětí a harmonické proudy. Šum generovaný těmito harmonickými napětími a harmonickými proudy může být přenášen do terminálu veřejného napájení přes napájecí vedení nebo do zátěže přes výstupní vedení spínaného napájecího zdroje, čímž dochází k rušení jiných systémů nebo citlivých komponent. Šumové spektrum těchto hluků vedených po elektrickém vedení je znázorněno na obrázku 2. Z obrázku je patrné, že ve frekvenčním pásmu několik set kHz až 50 MHz, tj. frekvenčním pásmu základních a několika harmonických spínací frekvence V tomto rozsahu amplituda rušivého šumu daleko přesahuje rozsah specifikovaný GJBl51A, což způsobí, že indikátory elektromagnetické kompatibility, jako je šum vedení systému, překročí normu.
2. Běžný rušivý proud
Všechny obvodové součásti modulu spínaného zdroje pro povrchovou montáž s kovovou konstrukcí pouzdra jsou všechny sestaveny na substrátu. Aktivní zařízení, jako jsou řídicí čipy PWM, elektronky výkonových spínačů a usměrňovací diody, jsou všechny součásti balení pro povrchovou montáž. Napětí a proud na vstupu a výstupu jsou vyslány vodiči.
Spodní deska pláště trubky je nosičem substrátu z oxidu hlinitého. Přední strana substrátu z oxidu hlinitého je oblast kabeláže a oblast montáže součástí. Kovové základní desky jsou připevněny. Dielektrická konstanta substrátu z oxidu hlinitého je 8 a tloušťka je obvykle v rozsahu 0,5 až 1.0 mm. V montážní oblasti na přední straně substrátu z oxidu hlinitého jsou komponenty pro povrchovou montáž (jako jsou řídicí čipy PWM, operační zesilovače, referenční zdroje, spínače MOSFET, usměrňovací diody) připojeny ke kabeláži pomocí pájky (jako je vodivé lepidlo, pájka pro přetavení, atd.) jsou podložky v ploše spojeny. Přestože tento způsob připojení tvoří obvodovou smyčku, přináší do obvodu také novou parazitní kapacitu Cp.
V primární smyčce bude čip spínače napájení, řídicí čip PWM, čip operačního zesilovače, stopy kladných a záporných vstupních vedení napájecího zdroje atd. generovat parazitní kapacitní odpor Cp mezi spodní deskou pláště a kapacitou parazitní kapacita závisí na tloušťce substrátu. a oblast, kterou zabírají na podlaze. Tímto způsobem se v obvodu vytvoří distribuované kapacity Cp1, Cp2, ..., Cp6 atd. mezi těmito součástmi a jejich stopami a spodní deskou pouzdra. Tyto rozložené kapacity způsobí šumové proudy pod kombinovaným vlivem dV/dt, dI/dt a zpětného zotavovacího proudu usměrňovací diody. Tyto šumové proudy mají stejnou velikost a fázi mezi kladným a záporným pólem vstupního napájecího vedení a mezi kladným a záporným pólem výstupního zatěžovacího vedení a nazývají se šumové proudy v běžném režimu. Velikost šumového proudu společného režimu souvisí s velikostí distribuované kapacity, dV/dt, dI/dt atd.
3. Primární diferenciální rušivý proud
Primární diferenciální rušivý proud v primární smyčce, výkonová spínací elektronka Q1, primární vinutí Lp vysokofrekvenčního transformátoru a vstupní filtrační kondenzátor Ci tvoří vstupní DC konverzní obvod spínaného napájecího zdroje. Stejnosměrná energie je přenášena do sekundární části přes vysokofrekvenční transformátor. Když se však spínač napájení Q1 přepne, základní vlna a harmonické složky způsobené vzestupem a poklesem vysokofrekvenčního impulsu se přenesou na svorku vstupního napájení podél vstupního filtračního kondenzátoru Ci a tento šumový proud se šíří podél kladného a záporné svorky vstupního napájecího vedení. Nazývá se primární diferenciální režim rušivého proudu IDIFF. Tento diferenciální rušivý proud IDIFF teče na společnou napájecí svorku přes vstupní napájecí vedení, zvláště když je vstupní filtrační kondenzátor Ci nedostatečně filtrován, rušení vstupního napájecího vedení je velké a bude rušit i ostatní části systému přes společnou napájecí svorku. Tím se snižují výkonnostní ukazatele ostatních částí.
