Důvody elektromagnetické kompatibility způsobené napájením
Důvody problémů s elektromagnetickou kompatibilitou způsobených 24V spínaným napájecím zdrojem pracujícím pod vysokým napětím a vysokým proudem 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, které vytvářejí elektromagnetickou kompatibilitu, jsou: zdroj rušení, cesta šíření a předmět rušení. Společná odporová 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 škrábací napětí a škrábací proud díky paralelnímu zapojení.
Vazba elektrického pole je způsobena především přítomností rozdílů potenciálů, které mají za následek vazbu indukovaných elektrických polí na narušené těleso. Vazba magnetického pole se týká hlavně vazby nízkofrekvenčních magnetických polí generovaných v blízkosti silnoproudých pulzních silových vedení s rušeným objektem. Vazba elektromagnetického pole je způsobena především vysokofrekvenčními elektromagnetickými vlnami generovanými pulzujícím napětím nebo proudem, které vyzařují prostorem ven a spojují odpovídající rušené těleso. Ve skutečnosti nelze každou spojovací metodu striktně rozlišit, pouze s různým zaměřením.
U spínaného zdroje 24V pracuje hlavní vypínač ve vysokofrekvenčním spínacím režimu při vysokém napětí. Spínací napětí a proud se blíží obdélníkovým vlnám. Ze spektrální analýzy je známo, že obdélníkový signál obsahuje bohaté harmonické vyšší řády, které mohou dosáhnout frekvenčního spektra více než 1000násobku frekvence obdélníkových vln. Současně v důsledku svodové indukčnosti a distribuované kapacity výkonového transformátoru, jakož i neideálního pracovního stavu hlavního vypínače, se často při vysokofrekvenčním je 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.
Používá se pro usměrňovací a trvalé diody a je také důležitým důvodem pro generování vysokofrekvenčního rušení. Vzhledem k tomu, že usměrňovače a diody s volnoběhem pracují ve vysokofrekvenčním spínacím režimu, přítomnost parazitní indukčnosti a přechodové kapacity ve vodičích diod, stejně jako vliv zpětného zotavovacího proudu, způsobují, že pracují při vysokých rychlostech změny napětí a proudu a generovat vysokofrekvenční oscilace. Vzhledem k tomu, že usměrňovací a rekuperační diody jsou obecně blízko výstupního napájecího vedení, vysokofrekvenční rušení jimi generované se s největší pravděpodobností přenáší přes výstupní vedení stejnosměrného proudu.
Pro zlepšení účiníku 24V spínaných zdrojů se používají aktivní korekční obvody 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 nejrozšířenější technologie spínání nulového napětí, nulového proudu nebo nulového proudu. Tato technologie výrazně snižuje elektromagnetické rušení generované spínacími zařízeními. Bezztrátové absorpční obvody s měkkým spínáním však většinou 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.
V 24V spínaných napájecích zdrojích se indukční cívky a kondenzátory akumulující energii obecně používají k vytvoření L a C filtračních obvodů pro filtrování diferenciálních a společných rušivých signálů a pro přeměnu střídavých obdélníkových signálů na hladké stejnosměrné signály. 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 se kapacita a filtrační účinek filtračního kondenzátoru vlivem indukčnosti vedení dále snižuje, až zcela ztratí funkci kondenzátoru a nad rezonanční frekvencí se stane indukčním. Nesprávné použití filtračních kondenzátorů a příliš dlouhé přívody jsou také příčinou elektromagnetického rušení.
Vzhledem k vysoké hustotě výkonu a vysoké úrovni inteligence 24V spínaného zdroje, vybaveného mikroprocesorem MCU, se napěťový signál pohybuje od vysokého až téměř kilovoltů až po nízké až několik voltů; Od vysokofrekvenčních digitálních signálů po nízkofrekvenční analogové signály je rozložení pole uvnitř napájecího zdroje poměrně složité. Nerozumné zapojení PCB, nepřiměřený konstrukční návrh, nepřiměřené vstupní filtrování napájecích vedení, nepřiměřené zapojení vstupního a výstupního napájecího vedení a nepřiměřený návrh CPU a detekčních obvodů, to vše může vést k nestabilnímu provozu systému nebo snížení odolnosti vůči elektromagnetickým polím, jako jsou elektrostatické výboje, elektrické rychlé přechodové pulzní skupiny, údery blesku, přepětí, vedené poruchy, vyzařované poruchy a vyzařovaná elektromagnetická pole.
