Анализ причин электромагнитных помех в электроснабжении
Импульсные источники питания можно разделить на полномостовые, полумостовые, двухтактные и другие типы в зависимости от типа основной схемы. Однако независимо от типа импульсного блока питания во время работы он издает сильный шум. Они проводят наружу через линии электропередачи в общем или дифференциальном режиме, а также излучают в окружающее пространство. Импульсные источники питания также чувствительны к внешнему шуму, проникающему в электросеть, и передают его другим электронным устройствам, создавая помехи.
После подачи переменного тока в импульсный источник питания мостовой выпрямитель V1-V4 преобразуется в постоянное напряжение Vi и подается на первичную обмотку L1 и ключ V5 высокочастотного трансформатора. Базовый вход лампы переключателя V5 представляет собой высокочастотную прямоугольную волну в диапазоне от десятков до сотен кГц, а ее частота повторения и рабочий цикл определяются требованиями к выходному постоянному напряжению VO. Импульсный ток, усиленный лампой переключателя, подается на вторичную цепь с помощью высокочастотного трансформатора. Коэффициент первого витка высокочастотного трансформатора определяется также требованиями к выходному постоянному напряжению ВО. Высокочастотный импульсный ток выпрямляется диодом V6 и фильтруется С2 для формирования выходного постоянного напряжения VO. Таким образом, импульсный источник питания будет генерировать шум и создавать электромагнитные помехи в следующих аспектах.
(1) Высокочастотная переключающая токовая петля, состоящая из первичной обмотки L1 высокочастотного трансформатора, переключающей трубки V5 и фильтрующего конденсатора C1, может генерировать значительное пространственное излучение. Если конденсаторная фильтрация недостаточна, то высокочастотный ток также будет передаваться на входной источник питания переменного тока в дифференциальном режиме.
(2) Вторичная обмотка L2 высокочастотного трансформатора, выпрямительный диод V6 и фильтрующий конденсатор С2 также образуют высокочастотную коммутирующую токовую петлю, генерирующую пространственное излучение. Если конденсаторная фильтрация недостаточна, высокочастотный ток будет смешиваться с выходным постоянным напряжением в дифференциальном режиме и проводиться наружу.
(3) Между первичной и вторичной обмотками высокочастотного трансформатора имеется распределенный конденсатор Cd, и высокочастотное напряжение первичной обмотки напрямую связано со вторичной обмоткой через эти распределенные конденсаторы, генерируя синфазный шум в той же фазе на две выходные линии электропередачи постоянного тока вторичной обмотки. Если сопротивление двух проводов относительно земли несимметрично, оно также преобразуется в шум дифференциального режима.
(4) Выходной выпрямительный диод V6 будет генерировать обратный импульсный ток. Когда диод проводит ток в прямом направлении, заряд накапливается внутри PN-перехода. Когда на диод подается обратное напряжение, накопленный заряд исчезает и генерируется обратный ток. Поскольку ток переключения должен быть выпрямлен диодом, время перехода диода из режима проводимости в состояние отсечки очень короткое, и за короткий период времени заряд аккумулятора должен исчезнуть, что приведет к всплеску обратного тока. Из-за распределенной индуктивности, емкости и перенапряжения в выходной линии постоянного тока возникают высокочастотные колебания затухания, которые являются разновидностью дифференциального шума.
(5) Нагрузкой трубки переключателя V5 является первичная катушка L1 высокочастотного трансформатора, которая является индуктивной нагрузкой. Следовательно, когда переключатель включается или выключается, на обоих концах трубки возникает высокое пиковое напряжение, и этот шум будет передаваться на входные и выходные клеммы.
(6) Между коллектором трубки переключателя V5 и радиатором K имеется распределенная емкость CI, поэтому высокочастотный ток переключения будет течь через CI к радиатору K, затем к заземлению корпуса и, наконец, к защитному заземлению. провод PE линии электропередачи переменного тока, соединенный с заземлением корпуса, тем самым генерируя синфазное излучение. Линии электропередачи L и N имеют определенный импеданс по отношению к PE, и если импеданс несимметричен, синфазный шум также может трансформироваться в дифференциальный шум.
