Vzroki za harmonično generiranje v stikalnih napajalnikih
V sodobni elektronski opremi je stikalno napajanje široko uporabljena oblika napajanja, ki ima značilnosti majhne velikosti in visoke učinkovitosti. Izbirni napajalniki pa lahko ustvarjajo tudi harmonike, ki v določeni meri vplivajo na kakovost napajanja in stabilnost električnega omrežja ter celo ogrožajo tokokroge in naprave. Zato je nujno rešiti harmonični problem stikalnega napajanja.
Harmoniki se nanašajo na električno valovno obliko z višjo frekvenco kot osnovni val, ki običajno izvira iz dejavnikov, kot so nelinearne obremenitve, nesinusna napetost in elektromagnetne motnje. Načelo delovanja stikalnega napajalnika določa njegovo dovzetnost za ustvarjanje harmonikov.
1. Učinek kratkega stika filtrirnega kroga kondenzatorja
Pri stikalnih napajalnikih kondenzatorsko filtrirno vezje igra predvsem vlogo pri zmanjševanju pulzirajoče napetosti na izhodu moči, vendar so kondenzatorji v visokofrekvenčnih pogojih tudi vrsta kratkega stika. Kratki stiki lahko povzročijo, da harmonični tokovi tečejo v napajalnik, kar povzroči nihanje v prevodniku ter povzroči hrup in toplotne učinke.
2. Resonančni učinek induktivnega filtrirnega vezja
V stikalnih napajalnikih se vezje za filtriranje induktivnosti uporablja predvsem za preprečevanje visokofrekvenčnih nihanj v izhodu napajalnika. Ko je obremenitveni tok zelo nizek, je induktivnost v resonančnem stanju, kar bo ustvarilo visokofrekvenčne harmonične tokove. Ustvarjeni visokofrekvenčni harmonični tok bo povzročil resonanco v močnostnem kondenzatorju in induktivnosti linije, kar bo povzročilo visokofrekvenčno nihanje, ko tok teče skozi.
3. Resonančni učinek povratnega vezja induktivnosti
Resonančno povratno vezje je pomembna značilnost delovanja stikalnega napajanja, ki neprekinjeno spremlja obremenitev in pogoje napajanja prek krmilnika povratne zanke, da bi pravočasno prilagodil izhodno moč in izboljšal učinkovitost celotnega vezja. Vendar povratno vezje induktivnosti zmanjša izhodno napetost napajalnika skozi resonančno vezje, kar poveča ustvarjanje harmoničnega toka.
4. Vpliv delovne frekvence
Višja kot je delovna frekvenca stikalnega napajalnika, višji so harmoniki in večji so harmonični tokovi. In visokofrekvenčni tok bo ustvaril relativno velike elektromagnetne valove na tuljavi, kar bo povzročilo tudi pojav medsebojnega vpliva med samim električnim aparatom in elektromagnetnimi valovi, napolnjenimi z zrakom.
