Причины проблем электромагнитной совместимости, вызванных переключением источников питания
Причины проблем электромагнитной совместимости, вызванные импульсными источниками питания 24 В, работающими в режимах переключения высокого напряжения и сильного тока, довольно сложны. С точки зрения электромагнитной совместимости всей машины, в основном существует несколько типов: связь по общему сопротивлению, связь между линиями, связь по электрическому полю, связь по магнитному полю и связь по электромагнитным волнам. Тремя элементами, генерируемыми электромагнитной совместимостью, являются: источник помех, путь распространения и нарушенный объект. Общее сопротивление связи – это, главным образом, общее сопротивление между источником возмущения и возмущаемым объектом в электрическом поле, через которое сигнал возмущения поступает в возмущаемый объект. Межлинейная связь в основном относится к взаимному соединению между проводами или линиями печатной платы, которые генерируют напряжение помех и ток помех из-за параллельного подключения.
Связь электрического поля обусловлена главным образом наличием разности потенциалов, которая создает связь индуцированного электрического поля с возмущённым телом. Связь магнитного поля в основном относится к связи низкочастотных магнитных полей, генерируемых вблизи импульсных линий электропередачи с высоким током, с потревоженными объектами. Связь с электромагнитным полем в основном возникает из-за высокочастотных-электромагнитных волн, генерируемых пульсирующим напряжением или током, которые распространяются наружу через пространство и соединяются с соответствующим возмущенным телом. На самом деле, каждый метод сцепления нельзя строго различить, различаются только акценты.
В импульсном источнике питания 24 В основной силовой переключающий транзистор работает в высокочастотном режиме переключения при высоких напряжениях. Напряжение переключения и ток близки к прямоугольным волнам. Из спектрального анализа известно, что сигнал прямоугольной волны содержит богатые гармоники высокого-порядка, а спектр этих гармоник может более чем в 1000 раз превышать частоту прямоугольной волны. В то же время из-за индуктивности рассеяния и распределенной емкости силового трансформатора, а также неидеального рабочего состояния основных силовых коммутационных устройств при включении или выключении на высоких частотах часто генерируются высокочастотные и высоко-напряженные пиковые гармонические колебания. Гармоники высокого-порядка, генерируемые этими гармоническими колебаниями, передаются во внутреннюю цепь через распределенную емкость между переключающей трубкой и радиатором или излучаются в пространство через радиатор и трансформатор.
Используемый для выпрямительных и обратных диодов, он также является важной причиной высокочастотных-помех. Из-за работы выпрямительных и обратных диодов в высокочастотном режиме переключения паразитная индуктивность и емкость перехода диодных выводов, а также влияние обратного восстанавливающегося тока заставляют их работать при высоких скоростях изменения напряжения и тока и генерировать высокочастотные колебания. Из-за близости выпрямителя и обратных диодов к выходной линии, генерируемые ими высокочастотные помехи легко передаются через выходную линию постоянного тока.
Для повышения коэффициента мощности импульсных источников питания 24 В используются цепи положительного коэффициента активной мощности. В то же время для повышения эффективности и надежности схемы и снижения электрического напряжения силовых устройств было принято большое количество технологий плавного переключения. Широко используется технология переключения с нулевым напряжением, нулевым током или нулевым током. Эта технология значительно снижает электромагнитные помехи, создаваемые коммутационными устройствами. Однако схемы поглощения без потерь с мягким переключателем в основном используют L и C для передачи энергии и используют однонаправленную проводимость диодов для достижения однонаправленного преобразования энергии. Поэтому диоды в этом резонансном контуре становятся основным источником электромагнитных помех.
