Razlogi, zakaj preklapljanje napajalnikov povzroča elektromagnetno združljivost
Razlogi za težave z elektromagnetno združljivostjo, ki jih povzročajo 24V stikalni napajalniki, ki delujejo v visoki napetosti in stanja preklopa z visokimi tokom, so precej zapleteni. Glede na elektromagnetno združljivost celotnega stroja obstaja predvsem več vrst: skupna sklopka impedance, sklopka črte do črte, sklopka električnega polja, sklopka magnetnega polja in elektromagnetno valovno sklopko. Trije elementi, ki jih ustvari elektromagnetna združljivost, so: vir motenj, razmnoževalna pot in moteni objekt. Skupna sklopka impedance je predvsem pogosta impedanca med virom motenj in motenim objektom v električnem polju, s katerim signal motenja vstopi v moteni predmet. Medsebojna sklopka se nanaša predvsem na medsebojno povezovanje med žicami ali črtami PCB, ki ustvarjajo motnjo napetosti in moten tok zaradi vzporednega ožičenja.
Električno poljsko sklopko je predvsem posledica obstoja potencialne razlike, ki ustvarja inducirano povezavo z električnim poljem z motenim telesom. Magnetno poljsko sklopko se nanaša predvsem na sklopko nizkofrekvenčnih magnetnih polj, ki nastanejo v bližini visokih tokovnih impulznih daljnovodov na motene predmete. Elektromagnetno polje je predvsem posledica visokofrekvenčnih elektromagnetnih valov, ki nastanejo s pulzirajočo napetostjo ali tokom, ki sevajo navzven skozi prostor, in par z ustreznim motenim telesom. Pravzaprav vsake metode spajanja ni mogoče natančno razlikovati, le poudarek je drugačen.
V napajanju z 24V preklopnim napajalnikom glavni preklopni tranzistor deluje v visokofrekvenčnem preklopnem načinu pri visokih napetostih. Preklopna napetost in tok sta blizu kvadratnim valom. Iz spektralne analize je znano, da signal kvadratnega vala vsebuje bogate harmonike visokega reda, spekter teh harmonikov pa lahko doseže več kot 1000-krat večjo frekvenco kvadratnega vala. Obenem se zaradi induktivnosti puščanja in porazdeljene kapacitivnosti električnega transformatorja ter ne idealno delovno stanje glavnih naprav za stikalo za napajanje pogosto ustvarjajo visokofrekvenčne in visokonapetostne harmonične nihanja, ko v vklopu ali izklopa pri visokih frekvencah vklopite ali izklopite. Harmonike visokega reda, ki jih ustvarijo ta harmonična nihanja, se prenašajo v notranje vezje skozi porazdeljeno kapacitivnost med preklopno cevjo in hladilnim hladilnikom ali sevamo v prostor skozi hladilni hladilnik in transformator.
Uporablja se za popravljanje in prosti diode, je tudi pomemben vzrok za motnje z visoko frekvenco. Zaradi delovanja usmernikov in prostih diod v stanju visokofrekvenčnega preklopa, parazitske induktivnosti in stične kapacitivnosti vodov diode, pa tudi vpliva povratnega obnovitvenega toka, povzročijo, da delujejo z visokimi stopnjami sprememb v napetosti in ustvarjanju visokofrekvenčnih nihanj. Zaradi bližine usmernikov in prostih diod do izhodne črte moči se najverjetneje prenašajo visokofrekvenčne motnje, ki jih ustvarijo skozi izhodno linijo DC.
Za izboljšanje faktorja moči 24V stikalnih napajalnikov se uporabljajo pozitivni vezji aktivnega moči. Hkrati je bilo za izboljšanje učinkovitosti in zanesljivosti vezja ter zmanjšanje električnega napetosti napajalnih naprav veliko število mehkih tehnologij za stikalo. Široko se uporabljajo ničelna napetost, ničelni tok ali tehnologija preklopa z ničelnim tokom. Ta tehnologija močno zmanjša elektromagnetno motnjo, ki jo povzročajo preklopne naprave. Vendar absorpcijska vezja brez izgube mehkega stikala večinoma uporabljajo L in C za prenos energije in uporabljajo enosmerno prevodnost diod za doseganje enosmerne pretvorbe energije. Zato diode v tem resonančnem vezju postanejo glavni vir elektromagnetnih motenj.
