Uvod v elektromagnetno združljivost stikalnih napajalnikov
Razlogi za težave z elektromagnetno združljivostjo, ki jih povzročajo stikalni napajalniki, ki delujejo pod visoko napetostjo in preklopnimi pogoji visokega toka, so precej zapleteni. Kar zadeva elektromagnetne lastnosti celotnega stroja, obstaja več vrst: običajna impedančna sklopka, povezava med linijami, sklopka električnega polja, sklopka magnetnega polja in sklopka elektromagnetnega valovanja. Skupna impedančna sklopka se v glavnem nanaša na električno skupno impedanco med virom motenj in motenim objektom, skozi katero signal motnje vstopi v moten objekt. Vezava med linijami se v glavnem nanaša na medsebojno spajanje med žicami ali PCB žicami, ki ustvarjajo motnjo napetosti in toka zaradi vzporednega ožičenja. Sklop električnega polja je predvsem posledica prisotnosti potencialne razlike, ki generira inducirano sklopitev električnega polja na moteno telo. Sklapljanje magnetnega polja se v glavnem nanaša na sklapljanje nizkofrekvenčnih magnetnih polj, ustvarjenih v bližini visokotokovnih impulznih električnih vodov, z motnjami. Sklop elektromagnetnega polja je predvsem posledica visokofrekvenčnih elektromagnetnih valov, ki jih ustvarja pulzirajoča napetost ali tok, ki seva navzven skozi vesolje, kar ima za posledico sklopitev z ustreznim motenim telesom. Pravzaprav vsake metode spajanja ni mogoče natančno razlikovati, le z različnimi fokusi.
V stikalnem napajalniku glavno stikalo za napajanje deluje v visokofrekvenčnem preklopnem načinu pri visoki napetosti, preklopna napetost in tok pa sta blizu kvadratnih valov. Iz analize spektra je znano, da kvadratni signali vsebujejo bogate harmonike visokega reda. Spekter tega harmonika višjega reda lahko doseže več kot 1000-kratno frekvenco kvadratnih valov. Hkrati se zaradi induktivnosti uhajanja in porazdeljene kapacitivnosti močnostnega transformatorja ter neidealnega delovnega stanja glavne napajalne stikalne naprave pogosto ustvarjajo visokofrekvenčna in visokonapetostna temenska harmonična nihanja pri vklopu ali izklop pri visokih frekvencah. Harmoniki visokega reda, ki jih ustvari to harmonično nihanje, se prenašajo v notranje vezje skozi porazdeljeno kapacitivnost med stikalno cevjo in hladilnikom ali sevajo v prostor skozi hladilnik in transformator. Pomemben povzročitelj visokofrekvenčnih motenj so tudi stikalne diode, ki se uporabljajo za usmerjanje in nadaljevanje. Zaradi visokofrekvenčnega preklopnega stanja usmernika in prostih diod zaradi prisotnosti parazitske induktivnosti in spojne kapacitivnosti v diodnih vodih ter vpliva povratnega povratnega toka delujejo pri visokih stopnjah spremembe napetosti in toka, in ustvarjajo visokofrekvenčna nihanja. Usmerniške diode in diode s prostim tekom so na splošno blizu izhodne moči in visokofrekvenčne motnje, ki jih ustvarjajo, se bodo najverjetneje prenašale skozi izhodno linijo DC. Za izboljšanje faktorja moči stikalni napajalniki uporabljajo vezja za aktivno korekcijo faktorja moči. Hkrati je bilo za izboljšanje učinkovitosti in zanesljivosti vezja ter zmanjšanje električne obremenitve napajalnih naprav sprejetih veliko število tehnologij mehkega preklopa. Med njimi se najpogosteje uporablja preklopna tehnologija ničelne napetosti, ničelnega toka ali ničelne napetosti/ničelnega toka. Ta tehnologija močno zmanjša elektromagnetne motnje, ki jih povzročajo preklopne naprave. Vendar pa večina absorpcijskih vezij z mehkim preklopom brez izgub uporablja L in C za prenos energije, pri čemer uporablja enosmerno prevodnost diod za doseganje enosmerne pretvorbe energije. Zato postanejo diode v tem resonančnem krogu glavni vir elektromagnetnih motenj.
Stikalni napajalniki običajno uporabljajo induktorje in kondenzatorje za shranjevanje energije, da tvorijo filtrirna vezja L in C, s čimer dosežejo filtriranje diferencialnih in običajnih signalov motenj. Zaradi porazdeljene kapacitivnosti induktivne tuljave se lastna resonančna frekvenca induktivne tuljave zmanjša, kar povzroči veliko število visokofrekvenčnih signalov motenj, ki prehajajo skozi induktivno tuljavo in se širijo navzven vzdolž napajalnega voda izmeničnega toka ali izhodnega voda enosmernega toka. Z naraščanjem frekvence signala motenj v kondenzatorju filtra učinek induktivnosti svinca vodi do stalnega zmanjševanja kapacitivnosti in učinka filtriranja ter celo do sprememb parametrov kondenzatorja, kar je tudi razlog za elektromagnetne motnje.
