Elektromagnetinių trikdžių šaltinių aukšto dažnio perjungiamuose maitinimo šaltiniuose analizė
Jei elektromagnetinių trukdžių (EMI) problema pačiame aukšto dažnio perjungiamajame maitinimo šaltinyje nėra tinkamai sprendžiama, ne tik lengva užteršti elektros tinklą, tiesiogiai paveikti normalų kitos elektros įrangos veikimą, bet ir lengva sudaryti elektromagnetinę taršą įeinančioje erdvėje, dėl kurios kyla aukšto dažnio perjungiamojo maitinimo šaltinio elektromagnetinio suderinamumo (EMC) problema. Šiame straipsnyje nagrinėjami elektromagnetiniai trukdžiai, viršijantys standartą 1200W (24V/50A) aukšto dažnio perjungiamojo maitinimo modulyje, naudojamame geležinkelio signalų maitinimo ekranuose, ir siūlomos tobulinimo priemonės.
Elektromagnetiniai trikdžiai, kuriuos sukelia aukšto dažnio perjungiami maitinimo šaltiniai, gali būti suskirstyti į dvi kategorijas: laidinius ir spinduliuojamus. Laidieji trikdžiai plinta per kintamosios srovės maitinimo šaltinius, kurių dažnis mažesnis nei 30 MHz; Spinduliuotės trikdžiai sklinda per erdvę, kurių dažniai svyruoja nuo 30 iki 1000 MHz.
Aukštos eilės harmonikos, susidarančios lygintuvo ištaisymo proceso metu, sukels laidumo ir spinduliavimo trikdžius elektros linijoje.
Perjungimo galios tranzistoriai veikia aukšto dažnio laidumo ir išjungimo būsenose. Siekiant sumažinti perjungimo nuostolius, pagerinti galios tankį ir bendrą efektyvumą, jungiklio tranzistoriaus atidarymo ir uždarymo greitis tampa vis greitesnis, dažniausiai per kelias mikrosekundes. Jungiklio tranzistorius atsidaro ir užsidaro tokiu greičiu, sudarydamas viršįtampią ir viršįtampio srovę, kurios generuos aukšto dažnio ir aukštos įtampos didžiausias harmonikas ir elektromagnetinius trikdžius erdvės ir kintamosios srovės įvesties linijose.
Tuo pačiu metu, kai aukšto dažnio transformatorius T1 atlieka galios transformaciją, jis generuoja kintamus elektromagnetinius laukus, skleidžiančius elektromagnetines bangas į erdvę, formuojančius spinduliavimo trikdžius. Transformatoriaus paskirstytasis induktyvumas ir talpa sukuria svyravimus, kurie per paskirstytą talpą tarp transformatoriaus pirminių pakopų yra sujungti su kintamosios srovės įvesties grandine, sudarydami laidžius trikdžius.
Kai išėjimo įtampa yra palyginti žema, išėjimo lygintuvo diodas veikia aukšto dažnio perjungimo būsenoje ir taip pat yra elektromagnetinių trukdžių šaltinis.
Dėl diodo laido parazitinio induktyvumo ir sankryžos talpos bei atvirkštinės atkūrimo srovės įtakos jis veikia esant aukštai įtampai ir srovės kitimo greičiui. Kuo ilgesnis diodo atvirkštinio atkūrimo laikas, tuo didesnis didžiausios srovės poveikis ir stipresnis trikdžių signalas, dėl kurio atsiranda aukšto dažnio slopinimo virpesiai, kurie yra diferencinio režimo laidumo trikdžiai.
Visi generuojami elektromagnetiniai signalai perduodami į išorinius maitinimo šaltinius metaliniais laidais, tokiais kaip elektros linijos, signalų linijos ir įžeminimo laidai, formuojant laidumo trikdžius. Spinduliuojamus trikdžius sukelia trukdžių signalai, skleidžiami per laidus ir prietaisus arba sujungiamuosius laidus, veikiančius kaip antenos.
