Generiranje in zatiranje elektromagnetnih motenj v stikalnem napajanju
Elektromagnetna združljivost EMC je okrajšava za angleško electromagnetic compatibility. Vključuje dva pomena. Prvič, elektromagnetno sevanje, ki ga ustvarja oprema pri delu, mora biti omejeno na določeno raven. Drugič, sama oprema mora imeti določeno sposobnost proti motnjam. Vsebovati mora tri elemente: vir motenj, spojni kanal in občutljivo telo. Zatiranje motenj s stikalnim napajalnikom za elektronska vezja je zelo pomembno za zagotavljanje normalnega in stabilnega delovanja elektronskih sistemov. Z analizo virov motenj in povezovalnih kanalov v stikalnem napajalniku ta članek predlaga učinkovite ukrepe za zatiranje motenj. Predlagana sta zasnova in način izdelave stikalnega napajalnega transformatorja.
Viri motenj in sklopitveni kanali v stikalnem napajanju
Preklopni napajalnik najprej popravi izmenični tok močne frekvence v enosmerni tok, nato ga spremeni v visokofrekvenčni s krmiljenjem preklopne cevi in ga nato odda skozi vezje usmerjevalnega filtra, da dobi stabilno enosmerno napetost, tako da vsebuje veliko harmoničnih motenj. Hkrati bodo zaradi induktivnosti uhajanja transformatorja in vrha, ki ga povzroči povratni povratni tok izhodne diode, nastale elektromagnetne motnje različnih stopenj. Motnje v stikalnem napajalniku so v glavnem osredotočene na komponente z velikimi napetostnimi in tokovnimi spremembami (to je velikim dv/dt ali di/dt), zlasti stikalne cevi, izhodne diode in visokofrekvenčne transformatorje. Hkrati bo blodeča kapacitivnost vodila hrup električnega omrežja do napajanja elektronskega sistema in motila delo elektronskega vezja. Analizirajmo vzroke več vrst motenj in njihove povezovalne poti.
Motnje filtriranja, ki jih ustvari filtrsko vezje izhodnega usmernika, na splošno sprejmejo vezje mostnega usmernika in kondenzatorskega filtra na izhodnem koncu stikalnega napajanja. Zaradi nelinearnosti usmerniške diode in funkcije shranjevanja energije filtrirnega kondenzatorja postane izhodni tok periodični vršni tok s kratkim časom in visoko vršno vrednostjo. Ta popačeni vhodni tok poleg osnovnega vala vsebuje tudi bogate višje harmonične komponente.
Motnje, ki jih povzroča stikalno vezje
Jedro preklopnega vezja je tudi eden od glavnih virov motenj, ki je v glavnem sestavljen iz preklopne cevi in visokofrekvenčnega transformatorja. Dv/dt, ki ga ustvari stikalna cev, ima velik impulz, širok frekvenčni pas in bogate harmonike. Glavni razlogi za motnje pulza so:
(1) V trenutku, ko je stikalna cev vklopljena, primarno navitje transformatorja ustvari velik zagonski tok in na obeh koncih primarnega navitja se pojavi visoka udarna napetost; V trenutku, ko je stikalo izklopljeno, se del energije ne prenese iz primarne tuljave v sekundarno tuljavo zaradi toka uhajanja primarne tuljave in ta del energije, shranjen v induktivnosti uhajanja, bo tvoril oscilacijo slabljenja z vrhom z medelektrodno kapacitivnostjo in uporom same stikalne cevi in bo prekrit z izklopno napetostjo stikalne cevi, da se oblikuje izklopna temenska napetost. Ta hrup se bo prevedel do vhodnih in izhodnih terminalov, kar bo povzročilo prevodne motnje.
(2) Ko je izhodna dioda vklopljena v smeri naprej, se naboj v PN spoju akumulira, in ko se na diodo uporabi povratna napetost, bo akumulirani naboj izginil in ustvaril se bo povratni tok. Ker je frekvenca V v sekundarnem usmerniškem tokokrogu pri preklopu zelo visoka, kar pomeni, da je čas od vklopa do izklopa zelo kratek, in do sunka povratnega toka bo prišlo, če shranjeni naboj v kratkem času izgine. Zaradi obstoja porazdeljene kapacitivnosti in porazdeljene induktivnosti v izhodu enosmernega toka postanejo motnje, ki jih povzroča val, visokofrekvenčno dušenje in zmanjšanje nihanja.
(3) Visokofrekvenčna preklopna tokovna zanka, sestavljena iz primarne tuljave visokofrekvenčnega transformatorja, preklopne cevi in filtrskega kondenzatorja, lahko povzroči veliko prostorsko sevanje in povzroči motnje sevanja.
Interferenčni spojni kanal
Zaradi blodeče kapacitivnosti med primarnimi navitji transformatorja se skupna motnja, ki jo ustvari preklopno vezje, širi skozi transformator na primarni in sekundarni strani. Primerjalno gledano je pot motenj diferencialnega načina preprosta in enostavna za uporabo. Ta dokument v glavnem predstavlja ustvarjanje in zatiranje motenj skupnega načina.
