Uvod v shemo oblikovanja elektromagnetne združljivosti visokofrekvenčnega preklopnega napajanja
Če problem elektromagnetnih motenj (EMI) samega napajanja z visokofrekvenčnim preklopom ne ravna pravilno, ne samo, da zlahka onesnažuje električno omrežje in neposredno vpliva na normalno delovanje druge električne opreme, ampak tudi zlahka tvori elektromagnetno onesnaževanje, ko se prenaša v prostor, kar povzroči elektromagnetno kapacitiranje (EMC) problema pri elektromagnetni kapacitivi (EMC). Ta članek se osredotoča na analizo elektromagnetnih motenj, ki presega standard v modulu z visokofrekvenčnim stikalom 1200W (24V/50A), ki se uporablja na železniških signalnih ploščah, in predlaga ukrepe za izboljšanje.
Elektromagnetne motnje, ki jih ustvari visokofrekvenčni preklopni napajalniki, lahko razdelimo na dve kategoriji: izvedeno motnje in sevane motnje. Izvedene motnje se širijo z viri izmenične energije s frekvencami pod 30MHz; Motnje sevanja se širijo po vesolju, frekvence pa se gibljejo od 30 do 1000 MHz.
Analiza virov elektromagnetnih motenj v visokofrekvenčnem preklopnem napajanju
Usmeritelj in napajalni tranzistor Q1 v vezju, pa tudi napajalni tranzistorji Q2 do Q5, visokofrekvenčni transformator T1 in izhodni usmerni diode D1 do D2 v vezju, prikazanem na sliki 1B, so glavni viri elektromagnetnih interferenc, ustvarjenih med delovanjem visokofrekvenčnih stikalnih moči. Specifična analiza je naslednja.
Harmonike z visokim redom, ustvarjene med postopkom rektifikacije usmernika, bodo ustvarile izvedene in sevane motnje vzdolž daljnovoda.
Preklopni napajalni tranzistorji delujejo v visokofrekvenčnih prevodnih in mejnih stanjih. Da bi zmanjšali izgube preklopa, izboljšali gostoto moči in splošno učinkovitost, hitrost odpiranja in zapiranja tranzistorjev postaja hitrejša in hitrejša. Na splošno se v nekaj mikrosekundah s preklopom tranzistorjev odpre in zapre s to hitrostjo, ki tvorijo prenapeto napetost in prenapetost, kar bo ustvarilo visokofrekvenčne in visokonapetostne največje harmonike, kar bo povzročilo elektromagnetne motnje na vesolje in vhodne črte AC.
Hkrati z visokofrekvenčnim transformatorjem T1 izvaja pretvorbo moči, ustvari izmenično elektromagnetno polje, ki seva elektromagnetne valove v vesolje in tvori motnje sevanja. Razdeljena induktivnost in kapacitivnost transformatorja niha in se povezuje z izmeničnim vhodnim vezjem skozi porazdeljeno kapacitivnost med primarnimi fazami transformatorja, ki tvorijo izvedene motnje.
Kadar je izhodna napetost relativno nizka, dioda izhodnega usmernika deluje v visokofrekvenčnem preklopnem stanju in je tudi vir elektromagnetnih motenj.
Zaradi parazitske induktivnosti in stične kapacitivnosti diodnih vodov ter vpliva povratnega obnovitvenega toka deluje pri visoki napetostni in tok spreminjanju hitrosti. Daljši kot je čas obratnega obnavljanja diode, večji je vpliv največjega toka in močnejši signal motenj, kar ima za posledico visokofrekvenčno nihanje oscilacije, kar je vrsta motenj diferencialne prevodnosti.
