Przyczyny generowania harmonicznych w zasilaczach impulsowych
W nowoczesnym sprzęcie elektronicznym zasilacz impulsowy jest szeroko stosowaną formą zasilania, która charakteryzuje się niewielkimi rozmiarami i wysoką wydajnością. Zasilacze impulsowe mogą jednak generować również harmoniczne, które w pewnym stopniu wpływają na jakość zasilania i stabilność sieci energetycznej, a nawet stanowią zagrożenie dla obwodów i urządzeń. Dlatego konieczne jest rozwiązanie problemu harmonicznych przełączania zasilania.
Harmoniczne odnoszą się do kształtu fali elektrycznej o częstotliwości wyższej niż fala podstawowa, zwykle pochodzącego z takich czynników, jak obciążenia nieliniowe, napięcie niesinusoidalne i zakłócenia elektromagnetyczne. Zasada działania zasilacza impulsowego określa jego podatność na generowanie harmonicznych.
1. Efekt zwarcia obwodu filtrującego kondensator
W zasilaczach impulsowych obwód filtrujący kondensator odgrywa głównie rolę w zmniejszaniu pulsującego napięcia na wyjściu mocy, ale w warunkach wysokiej częstotliwości kondensatory są również rodzajem zwarcia. Zwarcia mogą powodować przepływ prądów harmonicznych do zasilacza, powodując oscylacje w przewodniku oraz powodując hałas i efekty termiczne.
2. Efekt rezonansowy obwodu filtrującego indukcyjność
W zasilaczach impulsowych obwód filtrujący indukcyjność służy głównie do zapobiegania wahaniom wysokiej częstotliwości na wyjściu zasilacza. Gdy prąd obciążenia jest bardzo niski, indukcyjność znajduje się w stanie rezonansowym, co generuje prądy harmoniczne o wysokiej częstotliwości. Wygenerowany prąd harmoniczny o wysokiej częstotliwości spowoduje rezonans w kondensatorze mocy i indukcyjności linii, powodując oscylacje o wysokiej częstotliwości podczas przepływu prądu.
3. Efekt rezonansowy indukcyjności obwodu sprzężenia zwrotnego
Rezonansowy obwód sprzężenia zwrotnego jest ważną cechą zasilacza impulsowego, który w sposób ciągły monitoruje obciążenie i warunki zasilania za pomocą kontrolera sprzężenia zwrotnego, aby w odpowiednim czasie dostosować moc wyjściową i poprawić wydajność całego obwodu. Jednakże obwód sprzężenia zwrotnego indukcyjności zmniejsza napięcie wyjściowe zasilacza poprzez obwód rezonansowy, zwiększając wytwarzanie prądów harmonicznych.
4. Wpływ częstotliwości pracy
Im wyższa częstotliwość robocza zasilacza impulsowego, tym wyższe są harmoniczne i tym liczniejsze są generowane prądy harmoniczne. Natomiast prąd o wysokiej częstotliwości wygeneruje na cewce stosunkowo duże fale elektromagnetyczne, co również doprowadzi do zjawiska wzajemnego oddziaływania pomiędzy samym urządzeniem elektrycznym a falami elektromagnetycznymi wypełnionymi powietrzem.
