Charakteristika spínaného zdroje a mechanismus generování elektromagnetického rušení
Existují čtyři základní vlastnosti spínaných zdrojů:
① Místo je poměrně jasné. Zaměřuje se především na výkonová spínací zařízení, diody a připojené chladiče a vysokofrekvenční transformátory;
② Zařízení pro přeměnu energie pracuje ve stavu zapnuto/vypnuto. Vzhledem k tomu, že spínaný zdroj je zařízení pro přeměnu energie, které pracuje ve spínaném stavu, je jeho rychlost změny napětí a proudu vysoká, což má za následek značnou intenzitu rušení;
③ Zapojení výkonových desek plošných spojů (PCB) je obvykle uspořádáno ručně. Toto uspořádání jej činí vysoce libovolným, což zvyšuje obtížnost získávání parametrů distribuce PCB a předpovídání a vyhodnocování interference blízkého pole;
④ Spínací frekvence je velká, pohybuje se od desítek tisíc Hz do několika megahertzů. Hlavními formami rušení jsou rušení vedením a rušení blízkého pole.
Mechanismus vzniku elektromagnetického rušení
Elektromagnetické rušení generované spínacími obvody
Spínací obvod je jádrem spínaného zdroje, který se skládá převážně ze spínacích elektronek a vysokofrekvenčních transformátorů. Tím generovaný dv/dt je puls s velkou amplitudou, širokým frekvenčním pásmem a bohatými harmonickými. Hlavní důvody tohoto pulzního rušení jsou dvojí: na jedné straně je zátěž spínací trubice primární cívkou vysokofrekvenčního transformátoru, což je indukční zátěž. V okamžiku, kdy je spínací trubice zapnuta, primární cívka generuje velký rázový proud a na obou koncích primární cívky se objeví vysoké rázové špičkové napětí; V okamžiku odpojení spínací trubice se v důsledku svodového toku primární cívky část energie nepřenese z primární cívky do sekundární cívky. Energie uložená v induktoru bude tvořit doznívající oscilaci s hroty spolu s kapacitou a odporem v kolektorovém obvodu, které budou superponovány s vypínacím napětím za vzniku vypínacího napěťového hrotu. Tento typ přerušení napájecího napětí bude generovat stejný přechodový magnetizační rázový proud jako při připojení primární cívky a tento šum se přenese na vstupní a výstupní svorky a vytvoří vodivé rušení. Na druhé straně vysokofrekvenční spínací proudová smyčka složená z primární cívky, spínací trubice a filtračního kondenzátoru pulzního transformátoru může generovat značné prostorové záření, které vytváří radiační interferenci.
Rušení způsobené dobou zpětného zotavení diody v obvodu vysokofrekvenčního usměrňovače je způsobeno velkým propustným proudem procházejícím usměrňovací diodou při propustném vedení. Při jeho vypnutí vlivem zpětného předpětí, v důsledku nahromadění více nosných v PN přechodu, poteče proud v opačném směru během doby, než nosiče zmizí, což způsobí prudký pokles zpětného zotavovacího proudu nosiče zmizí a způsobí významnou změnu proudu (di/dt).
Opatření pro potlačení elektromagnetického rušení
Tři prvky, které tvoří elektromagnetické rušení, jsou zdroj rušení, cesta šíření a rušené zařízení. Potlačení elektromagnetického rušení by proto mělo být provedeno z těchto tří aspektů.
Účelem je potlačit zdroje rušení, eliminovat vazbu a vyzařování mezi zdroji rušení a rušeným zařízením, zlepšit odolnost rušeného zařízení proti rušení, a tím zlepšit výkon spínaných zdrojů v oblasti elektromagnetické kompatibility.
Použití filtrů k potlačení elektromagnetického rušení
Důležitou metodou pro potlačení elektromagnetického rušení je filtrace, která dokáže účinně potlačit elektromagnetické rušení vstupující do zařízení v energetické síti a také potlačit elektromagnetické rušení vstupující do energetické sítě v rámci zařízení. Instalace spínaného výkonového filtru do vstupních a výstupních obvodů spínaného zdroje může nejen vyřešit problém rušení vedením, ale také důležitou zbraní při řešení radiačního rušení. Technologie potlačení filtrace se dělí na dvě metody: pasivní filtrování a aktivní filtrování.
Technologie pasivního filtrování
Pasivní filtrační obvody jsou jednoduché, cenově výhodné a spolehlivé, což z nich činí efektivní způsob potlačení elektromagnetického rušení. Pasivní filtry se skládají z indukčních, kapacitních a odporových složek a jejich přímou funkcí je řešit vodivé emise.
Vzhledem k velké kapacitě filtračního kondenzátoru v původním napájecím obvodu vznikají v obvodu usměrňovače pulzní špičkové proudy, které jsou složeny z velkého množství harmonických proudů vyšších řádů a způsobují rušení elektrické sítě; Kromě toho vedení nebo přerušení spínací trubice v obvodu, stejně jako primární cívka transformátoru, bude generovat pulzující proud. Díky vysoké rychlosti změny proudu se v okolních obvodech generují indukované proudy různých frekvencí, včetně diferenciálních a společných rušivých signálů. Tyto rušivé signály mohou být přenášeny do jiných vedení elektrické sítě a rušit jiná elektronická zařízení prostřednictvím dvou napájecích vedení. Část pro filtrování diferenciálního režimu na obrázku může snížit rušivé signály diferenciálního režimu uvnitř spínaného zdroje a může značně zeslabit signály elektromagnetického rušení generované samotným zařízením během provozu a přenést je do elektrické sítě. Podle zákona elektromagnetické indukce se získá E-Ldi/dt, kde E je úbytek napětí na obou koncích L, L je indukčnost a di/dt je rychlost změny proudu. Je zřejmé, že čím menší je rychlost změny proudu, tím větší je požadovaná indukčnost.
