علل مشکلات سازگاری الکترومغناطیسی ناشی از سوئیچینگ منابع تغذیه
دلایل مشکلات سازگاری الکترومغناطیسی ناشی از منابع تغذیه سوئیچینگ 24 ولتی که در حالت های سوئیچینگ ولتاژ و جریان بالا کار می کنند بسیار پیچیده است. از نظر سازگاری الکترومغناطیسی کل دستگاه، عمدتاً چندین نوع وجود دارد: کوپلینگ امپدانس مشترک، کوپلینگ خط به خط، کوپلینگ میدان الکتریکی، کوپلینگ میدان مغناطیسی و کوپلینگ موج الکترومغناطیسی. سه عنصر تولید شده توسط سازگاری الکترومغناطیسی عبارتند از: منبع اختلال، مسیر انتشار و شیء آشفته. کوپلینگ امپدانس مشترک عمدتاً امپدانس مشترک بین منبع اغتشاش و جسم مختل در میدان الکتریکی است که از طریق آن سیگنال اختلال وارد جسم مختل می شود. کوپلینگ بین خطوط عمدتاً به کوپلینگ متقابل بین سیم ها یا خطوط PCB اشاره دارد که ولتاژ اختلال و جریان اختلال را به دلیل سیم کشی موازی ایجاد می کند.
جفت شدن میدان الکتریکی عمدتاً به دلیل وجود اختلاف پتانسیل است که باعث ایجاد جفت میدان الکتریکی القایی با بدن آشفته می شود. جفت میدان مغناطیسی عمدتاً به جفت شدن میدانهای مغناطیسی با فرکانس پایین- که در نزدیکی خطوط برق پالس جریان بالا به اجسام مختل ایجاد میشوند اشاره دارد. جفت شدن میدان الکترومغناطیسی عمدتاً به دلیل امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا ایجاد میشود که توسط ولتاژ یا جریان ضربانی ایجاد میشود، که در فضا به بیرون تابش میکند و با جسم آشفته مربوطه جفت میشود. در واقع، هر روش کوپلینگ را نمی توان به طور دقیق متمایز کرد، فقط تأکید آن متفاوت است.
در منبع تغذیه سوئیچینگ 24 ولت، ترانزیستور کلید برق اصلی در حالت سوئیچینگ فرکانس بالا در ولتاژهای بالا کار می کند. ولتاژ و جریان سوئیچینگ نزدیک به امواج مربع است. از تجزیه و تحلیل طیفی، مشخص است که سیگنال موج مربعی حاوی هارمونیکهای{4} و مرتبه بالایی است و طیف این هارمونیکها میتواند به بیش از 1000 برابر فرکانس موج مربع برسد. در عین حال، به دلیل اندوکتانس نشتی و ظرفیت پراکنده ترانسفورماتور قدرت و همچنین وضعیت کار غیر ایده آل دستگاه های کلید برق اصلی، اغلب هنگام روشن یا خاموش شدن در فرکانس های بالا، نوسانات هارمونیک با فرکانس بالا و ولتاژ بالا ایجاد می شود. هارمونیکهای مرتبه{10}بالا تولید شده توسط این نوسانات هارمونیک از طریق ظرفیت خازنی توزیع شده بین لوله سوئیچینگ و هیت سینک به مدار داخلی منتقل میشوند یا از طریق هیت سینک و ترانسفورماتور به فضا تابش میشوند.
برای یکسوسازی و دیودهای چرخان آزاد استفاده می شود، همچنین یکی از دلایل مهم اختلال در فرکانس بالا-است. با توجه به کارکرد دیودهای یکسو کننده و چرخ آزاد در حالت سوئیچینگ فرکانس بالا، اندوکتانس انگلی و ظرفیت اتصال لیدهای دیود، و همچنین تأثیر جریان بازیابی معکوس، باعث می شود که آنها با نرخ تغییر ولتاژ و جریان بالا کار کنند و فرکانس{3}بالایی تولید کنند. به دلیل نزدیکی دیودهای یکسو کننده و چرخ آزاد به خط خروجی برق، اختلالات فرکانس بالا{5}}که ایجاد میکنند به راحتی از طریق خط خروجی DC منتقل میشوند.
به منظور بهبود ضریب توان منابع تغذیه سوئیچینگ 24 ولت از مدارهای مثبت ضریب توان فعال استفاده می شود. در عین حال، به منظور بهبود کارایی و قابلیت اطمینان مدار و کاهش تنش الکتریکی دستگاه های قدرت، تعداد زیادی از فناوری های سوئیچینگ نرم به کار گرفته شده است. تکنولوژی سوئیچینگ ولتاژ صفر، جریان صفر یا جریان صفر به طور گسترده استفاده می شود. این فناوری تا حد زیادی اختلالات الکترومغناطیسی ایجاد شده توسط دستگاه های سوئیچینگ را کاهش می دهد. با این حال، مدارهای جذب بدون تلفات سوئیچ نرم عمدتاً از L و C برای انتقال انرژی استفاده می کنند و از رسانایی یک طرفه دیودها برای رسیدن به تبدیل انرژی یک طرفه استفاده می کنند. بنابراین، دیودهای موجود در این مدار رزونانس به منبع اصلی اختلالات الکترومغناطیسی تبدیل میشوند.
