علل سازگاری الکترومغناطیسی ناشی از سوئیچینگ منابع تغذیه
منبع تغذیه سوئیچینگ 24 ولت در حالت سوئیچینگ با ولتاژ بالا و جریان زیاد کار می کند و دلایل مشکلات سازگاری الکترومغناطیسی کاملاً پیچیده است. از سازگاری الکترومغناطیسی کل دستگاه، عمدتاً جفت امپدانس مشترک، جفت خط به خط، جفت میدان الکتریکی و جفت موج الکترومغناطیسی جفت کننده میدان مغناطیسی وجود دارد. سه عنصر سازگاری الکترومغناطیسی عبارتند از: منبع تداخل، مسیر انتشار و جسم تداخلی. کوپلینگ امپدانس مشترک عمدتاً امپدانس الکتریکی مشترک بین منبع تداخل و جسم تداخلی است که از طریق آن سیگنال تداخلی وارد جسم تداخلی می شود. کوپلینگ خط به خط عمدتاً کوپلینگ متقابل سیمها یا خطوط PCB است که ولتاژهای تداخلی و جریانهای تداخلی به دلیل سیم کشی موازی ایجاد می کند.
جفت شدن میدان الکتریکی عمدتاً به دلیل وجود اختلاف پتانسیل و جفت شدن میدان الکتریکی القایی به جسم آشفته است. جفت میدان مغناطیسی عمدتاً جفت شدن میدان مغناطیسی فرکانس پایین تولید شده در نزدیکی خط برق پالس جریان بالا به جسم مزاحم است. جفت شدن میدان الکترومغناطیسی عمدتاً توسط امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا ایجاد میشود که توسط ولتاژ یا جریان ضربانی ایجاد میشود، که از طریق فضا به بیرون تابش میکند و باعث جفت شدن به جسم آشفته مربوطه میشود. در واقع، هر روش کوپلینگ را نمی توان به شدت متمایز کرد، اما تمرکز متفاوت است.
در منبع تغذیه سوئیچینگ 24 ولت، لوله کلید برق اصلی در حالت سوئیچینگ فرکانس بالا با ولتاژ بسیار بالا کار می کند. ولتاژ سوئیچینگ و جریان سوئیچینگ نزدیک به امواج مربع است. از تجزیه و تحلیل طیف، مشخص شده است که سیگنال موج مربعی حاوی هارمونیک های غنی مرتبه بالا است. طیف این هارمونیک مرتبه بالا می تواند به بیش از 1000 برابر فرکانس موج مربع برسد. در عین حال، به دلیل اندوکتانس نشتی و ظرفیت پراکنده ترانسفورماتور قدرت و وضعیت کار غیر ایده آل دستگاه کلید برق اصلی، نوسانات هارمونیک اوج فرکانس بالا و ولتاژ بالا اغلب هنگام روشن یا خاموش کردن در بالا رخ می دهد. فرکانس ها این نوسان هارمونیک باعث ایجاد هارمونیک های مرتبه بالا می شود که از طریق ظرفیت خازنی توزیع شده بین لوله سوئیچ و رادیاتور به مدار داخلی وارد می شوند یا از طریق رادیاتور و ترانسفورماتور به فضا تابش می شوند.
در یکسوسازی و دیودهای چرخ آزاد استفاده می شود و همچنین یکی از عوامل مهم تداخل فرکانس بالا است. از آنجایی که دیودهای یکسو کننده و چرخ آزاد در حالت سوئیچینگ فرکانس بالا کار می کنند، به دلیل وجود اندوکتانس انگلی سربی دیود، ظرفیت اتصال و تأثیر جریان بازیابی معکوس، تحت ولتاژ و نرخ تغییر جریان بسیار بالا کار می کنند. ایجاد نوسان با فرکانس بالا از آنجایی که دیودهای یکسو کننده و چرخ آزاد معمولاً به خط خروجی برق نزدیک هستند، تداخل فرکانس بالایی که ایجاد می کنند به راحتی از طریق خط خروجی DC منتقل می شود.
به منظور بهبود ضریب توان منبع تغذیه سوئیچینگ 24 ولت از مدارهای مثبت ضریب توان فعال استفاده می شود. در عین حال، به منظور بهبود کارایی و قابلیت اطمینان مدارها و کاهش تنش الکتریکی دستگاه های قدرت، فناوری سوئیچینگ نرم به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. در این میان فناوری سوئیچینگ ولتاژ صفر، جریان صفر یا جریان صفر بیشترین کاربرد را دارد. این فناوری تداخل الکترومغناطیسی ایجاد شده توسط دستگاه های سوئیچینگ را تا حد زیادی کاهش می دهد. با این حال، اکثر مدارهای جذب بدون تلفات سوئیچینگ نرم از L و C برای انتقال انرژی استفاده می کنند و از عملکرد رسانایی یک جهته دیودها برای دستیابی به تبدیل انرژی یک طرفه استفاده می کنند. بنابراین، دیودهای موجود در مدار رزونانس به منبع اصلی تداخل الکترومغناطیسی تبدیل شدهاند.
در منابع تغذیه سوئیچینگ 24 ولت، سلفها و خازنهای ذخیره انرژی عموماً برای تشکیل مدارهای فیلتر L و C برای فیلتر کردن حالت دیفرانسیل و سیگنالهای تداخل حالت رایج و تبدیل سیگنالهای موج مربعی AC به سیگنالهای DC صاف استفاده میشوند. به دلیل ظرفیت توزیع شده سیم پیچ سلف، فرکانس خود رزونانس سیم پیچ سلف کاهش می یابد و باعث می شود تعداد زیادی سیگنال تداخل فرکانس بالا از سیم پیچ سلف عبور کرده و در امتداد خط برق AC یا خط خروجی DC به بیرون منتشر شود. . با افزایش فرکانس سیگنال تداخل، ظرفیت خازن و اثر فیلتر خازن فیلتر به دلیل اثر اندوکتانس سرب کاهش می یابد. تا زمانی که فرکانس تشدید بالاتر از فرکانس رزونانس نباشد، خازن به طور کامل عملکرد خود را از دست می دهد و القایی می شود. استفاده نادرست از خازن های فیلتر و لیدهای بیش از حد طولانی نیز از دلایل تداخل الکترومغناطیسی هستند.
منبع تغذیه سوئیچینگ 24 ولتی به دلیل چگالی توان بالا و هوش بالای آن مجهز به ریزپردازنده MCU می باشد. بنابراین، میتواند از سیگنالهای ولتاژ نزدیک به کیلوولت تا سیگنالهای ولتاژ پایین چند ولت متغیر باشد. از سیگنال های دیجیتال با فرکانس بالا تا سیگنال های آنالوگ فرکانس پایین. توزیع میدان در داخل سیگنال و منبع تغذیه کاملاً پیچیده است. سیم کشی غیرمنطقی PCB، طراحی ساختاری نامعقول، فیلتر نامعقول ورودی خط برق، سیم کشی نامعقول خط برق ورودی و خروجی، و طراحی غیر منطقی CPU و مدارهای تشخیص همگی منجر به عملکرد ناپایدار سیستم یا مشکلاتی مانند تخلیه الکترواستاتیکی و انتقال سریع الکتریکی می شود. انفجارهای متغیر پالس، اصابت صاعقه، نوسانات و تداخل رسانایی، تداخل تشعشع و کاهش ایمنی در برابر میدان های الکترومغناطیسی تابشی.
