Zasnova elektromagnetne združljivosti stikalnega napajanja
Elektromagnetna združljivost (EMC) stikalnega napajanja se nanaša na soobstoj različnih električnih naprav v omejenem prostoru, času in spektru brez povzročanja poslabšanja delovanja, kar vključuje elektromagnetne motnje (EMD) in elektromagnetno občutljivost (EMS). EMD se nanaša na hrup, ki ga oddajajo električni izdelki, medtem ko se EMS nanaša na sposobnost električnih izdelkov, da se uprejo zunanjim elektromagnetnim motnjam. Na napravo z dobro elektromagnetno združljivostjo ne sme vplivati okoliško elektromagnetno okolje niti ne sme povzročati elektromagnetnih motenj.
Preklopna cev v stikalnem napajalniku ima velik skok napetosti in toka med postopkom vklopa in izklopa pri visoki frekvenci, kar povzroča močne elektromagnetne motnje, vendar je frekvenčno območje motnje (< 30MHz) is relatively low. The geometric size of most low-power switching power supplies is much smaller than the corresponding wavelength of 30MHz electromagnetic field (about 10m in air medium), and the electromagnetic disturbance phenomenon studied by switching power supply systems belongs to the range of quasi-stationary field. When studying their electromagnetic disturbance problems, the main consideration is conduction disturbance.
Elektromagnetne motnje
Razprava o elektromagnetnih motnjah se na splošno izvaja s treh vidikov: značilnosti vira motenj, značilnosti kanala za povezavo motenj in značilnosti motenj.
1 stikalno napajanje v glavnem viru elektromagnetnih motenj
Vir elektromagnetnih motenj v stikalnem napajanju vključuje predvsem stikalne naprave, diode in nelinearne pasivne komponente; Pri stikalnem napajanju je glavni dejavnik, ki povzroča elektromagnetne motnje, tudi nepravilno ožičenje tiskanih plošč.
Elektromagnetne motnje, ki jih povzroča stikalno vezje
Za stikalno napajanje so elektromagnetne motnje, ki jih ustvarja stikalno vezje, eden glavnih virov motenj stikalnega napajanja. Preklopno vezje je jedro preklopnega napajanja, ki je v glavnem sestavljeno iz preklopne cevi in visokofrekvenčnega transformatorja. Dv/dt, ki ga ustvari, je impulz z veliko amplitudo, širokim frekvenčnim pasom in bogatimi harmoniki. Glavni razlogi za to impulzno motnjo so
1) Obremenitev stikalne cevi je primarna tuljava visokofrekvenčnega transformatorja, ki je induktivna obremenitev. V trenutku, ko je stikalna cev vklopljena, proizvede primarna tuljava velik vklopni tok in na obeh koncih primarne tuljave se pojavi visoka udarna napetost. V trenutku, ko je stikalna cev izklopljena, se del energije ne prenese iz primarne tuljave v sekundarno tuljavo zaradi toka uhajanja primarne tuljave in ta del energije, shranjene v induktorju, bo tvoril oscilacijo slabljenja s konicami s kondenzatorji in upori v kolektorskem vezju in se bo prekrivala z izklopno napetostjo, da bo nastala izklopna napetost. Ta prekinitev napajalne napetosti bo povzročila enak tokovni prehod impulza magnetizacije kot takrat, ko je primarna tuljava vklopljena, in ta hrup se bo odvedel do vhodnih in izhodnih sponk, kar bo povzročilo motnje prevodnosti, v najslabšem primeru pa lahko pride do okvare stikalna cev.
2) Visokofrekvenčna preklopna tokovna zanka, sestavljena iz primarne tuljave impulznega transformatorja, preklopne cevi in filtrskega kondenzatorja, lahko povzroči veliko prostorsko sevanje in povzroči motnje sevanja. Če je zmogljivost filtriranja kondenzatorja nezadostna ali visokofrekvenčne značilnosti niso dobre, bo visokofrekvenčna impedanca na kondenzatorju vodila visokofrekvenčni tok v napajalnik izmeničnega toka v diferencialnem načinu in povzročila prevodne motnje.
Elektromagnetne motnje, ki jih povzroča diodno usmerniško vezje
|di/dt| povratnega obnovitvenega toka, ki ga ustvari usmerniška dioda v glavnem tokokrogu, je veliko manjši kot pri vztrajniški diodi. Kot vir elektromagnetnih motenj je intenzivnost motenj, ki jih povzroči povratni povratni tok usmerniške diode, velika in frekvenčni pas širok. Skok napetosti, ki ga ustvari usmerniška dioda, je veliko manjši od tistega, ki nastane, ko se cev vklopnega stikala v napajalniku vklopi in izklopi. Zato je možno proučevati usmerniško vezje kot del sklopitvenega kanala za elektromagnetne motnje, ne glede na vpliv |dv/dt| in |di/dt| ki jih proizvajajo usmerniške diode.
Razmerje med dv/dt in velikostjo obremenitve
Dv/dt, ki nastane ob vklopu in izklopu električnega stikala, je glavni vir motenj stikalnega napajanja. Teoretične analize in poskusi kažejo, da je vrednost |dv/dt| ki nastane zaradi izklopa, se poveča s povečanjem obremenitve, vendar sprememba obremenitve malo vpliva na |dv/dt| vključen. Ker |dv/dt| ustvarjen ob vklopu in izklopu je drugačen, drugačen je tudi impulz motnje, ustvarjen zunaj.
