Charakterystyka zasilacza impulsowego komunikacyjnego i mechanizm powstawania zakłóceń elektromagnetycznych
Istnieją cztery podstawowe cechy zasilaczy impulsowych:
① Lokalizacja jest stosunkowo jasna. Koncentruje się głównie na urządzeniach przełączających moc, diodach i podłączonych radiatorach oraz transformatorach wysokiej częstotliwości;
② Urządzenie przetwarzające energię działa w stanie włączenia/wyłączenia. Ze względu na to, że zasilacz impulsowy jest urządzeniem przetwarzającym energię, pracującym w stanie przełączającym, szybkości zmian jego napięcia i prądu są duże, co skutkuje znacznym natężeniem zakłóceń;
③ Okablowanie płytek drukowanych mocy (PCB) jest zwykle układane ręcznie. Taki układ sprawia, że jest to wysoce arbitralne, co zwiększa trudność wyodrębnienia parametrów rozkładu PCB oraz przewidywania i oceny zakłóceń bliskiego pola;
④ Częstotliwość przełączania jest duża i waha się od dziesiątek tysięcy Hz do kilku megaherców. Głównymi formami zakłóceń są zakłócenia przewodzone i zakłócenia bliskiego pola.
Mechanizm powstawania zakłóceń elektromagnetycznych
Zakłócenia elektromagnetyczne generowane przez 1 obwód przełączający
Obwód przełączający jest rdzeniem zasilacza impulsowego, składającego się głównie z lamp przełączających i transformatorów wysokiej częstotliwości. Generowany przez niego dv/dt jest impulsem o dużej amplitudzie, szerokim paśmie częstotliwości i bogatych harmonicznych. Główne przyczyny zakłóceń impulsów są dwojakie: z jednej strony obciążeniem lampy przełączającej jest cewka pierwotna transformatora wysokiej częstotliwości, która jest obciążeniem indukcyjnym. W momencie włączenia rurki przełączającej cewka pierwotna generuje duży prąd udarowy, a na obu końcach cewki pierwotnej pojawia się wysokie napięcie szczytowe udaru; W momencie rozłączenia rurki przełączającej, na skutek strumienia rozproszenia uzwojenia pierwotnego, część energii nie jest przekazywana z uzwojenia pierwotnego do uzwojenia wtórnego. Energia zmagazynowana w cewce indukcyjnej utworzy zanikające oscylacje z kolcami wraz z pojemnością i rezystancją w obwodzie kolektora, które zostaną nałożone na napięcie wyłączające, tworząc wyłączający skok napięcia. Ten rodzaj przerwy w napięciu zasilania będzie generował taki sam przejściowy prąd udarowy magnesowania, jak wtedy, gdy podłączona jest cewka pierwotna, a szum ten będzie przesyłany do zacisków wejściowych i wyjściowych, tworząc zakłócenia przewodzące. Z drugiej strony pętla prądu przełączającego wysokiej częstotliwości złożona z cewki pierwotnej, rurki przełączającej i kondensatora filtrującego transformatora impulsowego może generować znaczne promieniowanie przestrzenne, tworząc zakłócenia radiacyjne.
Zakłócenia spowodowane czasem powrotu diody do prądu wstecznego w obwodzie prostownika wysokiej częstotliwości są spowodowane dużym prądem przewodzenia przepływającym przez diodę prostowniczą podczas przewodzenia do przodu. Kiedy zostanie wyłączony z powodu napięcia polaryzacji zaporowej, w wyniku nagromadzenia większej liczby nośnych w złączu PN, prąd będzie płynął w przeciwnym kierunku przez okres, zanim nośne znikną, powodując gwałtowny spadek prądu powrotnego wstecznego nośne znikają, powodując znaczną zmianę prądu (di/dt).
Środki tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych
Trzy elementy tworzące zakłócenia elektromagnetyczne to źródło zakłóceń, droga propagacji i zakłócany sprzęt. Dlatego tłumienie zakłóceń elektromagnetycznych powinno odbywać się w tych trzech aspektach.
Celem jest tłumienie źródeł zakłóceń, eliminacja sprzężeń i promieniowania pomiędzy źródłami zakłóceń a zakłóconym sprzętem, poprawa zdolności przeciwzakłóceniowej zakłócanego sprzętu, a tym samym poprawa kompatybilności elektromagnetycznej zasilaczy impulsowych.
Stosowanie filtrów w celu tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych
Filtrowanie jest ważną metodą tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych, która może skutecznie tłumić zakłócenia elektromagnetyczne przedostające się do sprzętu w sieci energetycznej, a także tłumić zakłócenia elektromagnetyczne przedostające się do sieci energetycznej w urządzeniu. Zainstalowanie przełączającego filtra mocy w obwodach wejściowych i wyjściowych zasilacza impulsowego może nie tylko rozwiązać problem zakłóceń przewodzonych, ale także stanowić ważną broń w rozwiązywaniu zakłóceń radiacyjnych. Technologia tłumienia filtrowania dzieli się na dwie metody: filtrowanie pasywne i filtrowanie aktywne.
Pasywna technologia filtrowania
Pasywne obwody filtrujące są proste, ekonomiczne i niezawodne, co czyni je skutecznym sposobem tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych. Filtry pasywne składają się z elementów indukcyjności, pojemności i rezystancji, a ich bezpośrednią funkcją jest rozwiązywanie emisji przewodzących.
