Analiza przyczyn zakłóceń elektromagnetycznych w zasilaczach impulsowych
Zasilacze impulsowe można podzielić na pełny mostek, półmostek, push-pull i inne typy w zależności od typu obwodu głównego. Niezależnie jednak od rodzaju zasilacza impulsowego, podczas pracy generuje on silny hałas. Przewodzą na zewnątrz przez linie energetyczne w sposób wspólny lub różnicowy, jednocześnie promieniując do otaczającej przestrzeni. Zasilacze impulsowe są również wrażliwe na zakłócenia zewnętrzne wprowadzane przez sieć energetyczną i przesyłają je do innych urządzeń elektronicznych, generując zakłócenia.
Po wejściu prądu przemiennego do zasilacza impulsowego, prostownik mostkowy V1-V4 jest organizowany na napięcie stałe Vi i przykładany do pierwotnego L1 i przełącznika V5 transformatora wysokiej częstotliwości. Podstawowym wejściem lampy przełączającej V5 jest fala prostokątna o wysokiej częstotliwości w zakresie od dziesiątek do setek kHz, a jej częstotliwość powtarzania i cykl pracy są określone przez wymagania wyjściowego napięcia stałego VO. Prąd impulsowy wzmocniony przez rurkę przełączającą jest sprzężony z obwodem wtórnym za pomocą transformatora wysokiej częstotliwości. Stosunek pierwszego zwoju transformatora wysokiej częstotliwości zależy również od wymagań wyjściowego napięcia stałego VO. Prąd impulsowy o wysokiej częstotliwości jest prostowany przez diodę V6 i filtrowany przez C2, tworząc napięcie wyjściowe prądu stałego VO. Dlatego zasilacz impulsowy będzie generował szum i zakłócenia elektromagnetyczne w następujących aspektach.
(1) Pętla prądu przełączającego wysokiej częstotliwości złożona z pierwotnego transformatora wysokiej częstotliwości L1, lampy przełączającej V5 i kondensatora filtrującego C1 może generować promieniowanie przestrzenne. Jeśli filtrowanie kondensatora jest niewystarczające, prąd o wysokiej częstotliwości będzie również przesyłany do wejściowego zasilacza prądu przemiennego w sposób różnicowy.
(2) Uzwojenie wtórne L2 transformatora wysokiej częstotliwości, dioda prostownicza V6 i kondensator filtrujący C2 również tworzą pętlę prądu przełączającego wysokiej częstotliwości, która będzie generować promieniowanie kosmiczne. Jeśli filtr kondensatora jest niewystarczający, prąd o wysokiej częstotliwości będzie mieszany z wyjściowym napięciem stałym w postaci różnicowej formy modułowej w celu przewodzenia na zewnątrz.
(3) Pomiędzy uzwojeniem pierwotnym i wtórnym transformatora wysokiej częstotliwości znajduje się rozproszony kondensator Cd, a napięcie wysokiej częstotliwości uzwojenia pierwotnego jest bezpośrednio połączone z uzwojeniem wtórnym poprzez te rozproszone kondensatory, generując szum w trybie wspólnym w tej samej fazie w dwie wyjściowe linie zasilania prądu stałego uzwojenia wtórnego. Jeżeli impedancja dwóch przewodów względem masy jest niezrównoważona, przekształci się ona również w szum różnicowy.
(4) Wyjściowa dioda prostownicza V6 będzie generować prąd udarowy wsteczny. Gdy dioda przewodzi w kierunku do przodu, ładunek gromadzi się w złączu PN. Kiedy dioda przykłada napięcie wsteczne, nagromadzony ładunek znika i generowany jest prąd wsteczny. Ponieważ prąd przełączający wymaga prostowania za pomocą diody, czas przejścia diody od przewodzenia do odcięcia jest bardzo krótki i w krótkim czasie ładunek magazynujący musi zniknąć, co powoduje wzrost prądu wstecznego. Ze względu na rozproszoną indukcyjność, pojemność i udar w linii wyjściowej prądu stałego powstają oscylacje tłumienia o wysokiej częstotliwości, które są rodzajem szumu w trybie różnicowym.
(5) Obciążeniem rury przełączającej V5 jest cewka pierwotna L1 transformatora wysokiej częstotliwości, która jest obciążeniem indukcyjnym. Dlatego też, gdy przełącznik zostanie włączony lub wyłączony, na obu końcach lampy wystąpi wysokie napięcie szczytowe, a szum ten zostanie przeniesiony na zaciski wejściowe i wyjściowe.
(6) Pomiędzy kolektorem rurki przełączającej V5 a radiatorem K występuje rozproszona pojemność CI, więc prąd przełączający o wysokiej częstotliwości będzie przepływał przez CI do radiatora K, następnie do masy obudowy i na końcu do uziemienia ochronnego przewód PE linii zasilającej prądu przemiennego podłączony do uziemienia obudowy, generując w ten sposób promieniowanie w trybie wspólnym. Linie energetyczne L i N mają pewną impedancję w stosunku do PE i jeśli impedancja jest niezrównoważona, szum w trybie wspólnym może również przekształcić się w szum w trybie różnicowym.
