Przyczyny kompatybilności elektromagnetycznej spowodowanej przełączaniem zasilania
Zasilacz impulsowy 24V pracuje w stanie przełączania wysokiego napięcia i dużego prądu, a przyczyny problemów z kompatybilnością elektromagnetyczną są dość skomplikowane. Spośród kompatybilności elektromagnetycznej całej maszyny istnieje głównie kilka rodzajów wspólnego sprzężenia impedancyjnego, sprzężenia liniowego, sprzężenia pola elektrycznego i sprzężenia pola magnetycznego sprzężenia fal elektromagnetycznych. Trzy elementy kompatybilności elektromagnetycznej to: źródło zakłócenia, droga propagacji i zakłócany obiekt. Wspólne sprzężenie impedancyjne to głównie wspólna impedancja pomiędzy źródłem a obiektem, przez którą sygnał może przedostać się do obiektu. Sprzężenie międzyfazowe odnosi się głównie do wzajemnego łączenia przewodów lub linii PCB, które generują zakłócające napięcie i zakłócający prąd w wyniku równoległego okablowania.
Sprzężenie pola elektrycznego wynika głównie z istnienia różnicy potencjałów, a indukowane pole elektryczne jest sprzężone z zakłócanym obiektem. Sprzężenie pola magnetycznego polega głównie na sprzężeniu pola magnetycznego o niskiej częstotliwości generowanego w pobliżu impulsowej linii energetycznej dużego prądu z obiektem drapiącym. Sprzężenie pola elektromagnetycznego wynika głównie z fali elektromagnetycznej o wysokiej częstotliwości generowanej przez pulsujące napięcie lub prąd, która promieniuje na zewnątrz w przestrzeni i łączy odpowiedni zakłócony obiekt. W rzeczywistości nie można ściśle rozróżnić każdego trybu sprzęgania, ale nacisk jest inny.
W zasilaczu impulsowym 24 V rura głównego wyłącznika zasilania pracuje w trybie przełączania wysokiej częstotliwości przy bardzo wysokim napięciu, a napięcie przełączania i prąd przełączania są zbliżone do fal prostokątnych. Z analizy widma wiadomo, że sygnał fali prostokątnej zawiera bogate wyższe harmoniczne, a widmo wyższych harmonicznych może osiągnąć ponad 1000-krotność częstotliwości fali prostokątnej. Jednocześnie, ze względu na indukcyjność rozproszenia i rozproszoną pojemność transformatora mocy oraz nieidealny stan pracy głównego urządzenia przełączającego moc, podczas włączania lub wyłączania wysokiej częstotliwości często występują szczytowe oscylacje harmoniczne wysokiej częstotliwości i wysokiego napięcia. wyłączone, a wyższe harmoniczne generowane przez te oscylacje harmoniczne są przesyłane do obwodu wewnętrznego poprzez pojemność rozproszoną pomiędzy rurką przełączającą a grzejnikiem lub wypromieniowywane w przestrzeń przez grzejnik i transformator.
Diody stosowane do prostowania i gaszenia są również ważną przyczyną zakłóceń o wysokiej częstotliwości. Ponieważ diody prostownicze i gaszeniowe pracują w stanie przełączania wysokiej częstotliwości, ze względu na obecność pasożytniczej indukcyjności ołowiu, pojemności złącza i wpływu wstecznego prądu powrotnego, pracują przy bardzo dużej szybkości zmiany napięcia i prądu i wytwarzają wysoką częstotliwość oscylacja. Ponieważ prostownik i dioda gasząca znajdują się zazwyczaj blisko linii wyjściowej mocy, generowane przez nie zakłócenia o wysokiej częstotliwości można łatwo przenosić przez linię wyjściową prądu stałego.
W celu poprawy współczynnika mocy zasilacza impulsowego 24V zastosowano aktywne układy korekcji współczynnika mocy. Jednocześnie, aby poprawić wydajność i niezawodność obwodu oraz zmniejszyć naprężenia elektryczne urządzeń zasilających, przyjęto dużą liczbę technologii miękkiego przełączania. Wśród nich szeroko stosowana jest technologia przełączania zerowego napięcia, prądu zerowego lub prądu zerowego. Technologia ta znacznie redukuje zakłócenia elektromagnetyczne generowane przez urządzenia przełączające. Jednak większość bezstratnych obwodów absorpcyjnych z miękkim przełączaniem wykorzystuje L i C do przenoszenia energii i wykorzystuje jednokierunkową przewodność diod do realizacji jednokierunkowej konwersji energii. Dlatego diody w tym obwodzie rezonansowym stają się głównym źródłem zakłóceń elektromagnetycznych.
W zasilaczach impulsowych 24 V obwody filtrów L i C składają się zazwyczaj z cewek i kondensatorów magazynujących energię, które mogą filtrować sygnały zakłócające trybu różnicowego i wspólnego oraz przekształcać sygnały prostokątne prądu przemiennego na gładkie sygnały prądu stałego. Ze względu na rozproszoną pojemność cewki indukcyjnej częstotliwość rezonansu własnego cewki indukcyjnej jest zmniejszona, w związku z czym duża liczba sygnałów zakłócających o wysokiej częstotliwości przechodzi przez cewkę indukcyjną i rozprzestrzenia się na zewnątrz wzdłuż linii zasilania AC lub linii wyjściowej DC . Wraz ze wzrostem częstotliwości sygnału zakłócającego pojemność i efekt filtrowania kondensatora filtrującego stale się zmniejszają pod wpływem indukcyjności przewodu, aż do momentu, gdy przekroczy częstotliwość rezonansową, całkowicie traci swoją funkcję i staje się indukcyjny. Nieprawidłowe użycie kondensatorów filtrujących i zbyt długie przewody są również przyczyną zakłóceń elektromagnetycznych.
Ze względu na dużą gęstość mocy i wysoką inteligencję zasilacza impulsowego 24 V z mikroprocesorem MCU, sygnał napięciowy od wysokiego do prawie tysiąca woltów wynosi zaledwie kilka woltów. Od sygnałów cyfrowych o wysokiej częstotliwości po sygnały analogowe o niskiej częstotliwości, rozkład pola wewnątrz zasilacza jest dość skomplikowany. Nierozsądne okablowanie PCB, nierozsądna konstrukcja konstrukcyjna, nieuzasadnione filtrowanie wejściowe przewodu zasilającego, nierozsądne okablowanie wejściowego i wyjściowego przewodu zasilającego oraz nierozsądna konstrukcja procesora i obwodu detekcyjnego prowadzą do niestabilnej pracy systemu lub zmniejszonej odporności na promieniowane pola elektromagnetyczne, takie jak wyładowania elektrostatyczne, szybkie przejściowe zakłócenia elektryczne, uderzenie pioruna, zakłócenia przepięciowe i przewodzenia, zakłócenia radiacyjne.
