چگونه هارمونیک منبع تغذیه سوئیچینگ را حل کنیم
در تجهیزات الکترونیکی مدرن، منبع تغذیه سوئیچینگ شکل پرکاربرد منبع تغذیه است که دارای ویژگی های اندازه کوچک و راندمان بالا است. با این حال منبع تغذیه سوئیچینگ هارمونیک هایی نیز تولید می کند که تا حدی بر کیفیت منبع تغذیه و پایداری شبکه برق تأثیر می گذارد و حتی باعث آسیب به مدارها و دستگاه ها می شود. بنابراین، حل مشکل هارمونیک منبع تغذیه سوئیچینگ ضروری است.
علل هارمونیک در منبع تغذیه سوئیچینگ
موج هارمونیک به نوعی شکل موج الکتریکی با فرکانس بالاتر از موج اصلی اطلاق می شود و منبع آن عموماً از عواملی مانند بار غیرخطی، ولتاژ غیر سینوسی و تداخل الکترومغناطیسی ناشی می شود. اصل کار منبع تغذیه سوئیچینگ تعیین می کند که تولید هارمونیک آسان است.
1. اثر اتصال کوتاه مدار فیلتر خازن
در منبع تغذیه سوئیچینگ، مدار فیلتر خازن عمدتا ولتاژ ضربان خروجی منبع تغذیه را کاهش می دهد، اما در فرکانس بالا، خازن نیز یک اتصال کوتاه است. با این حال، اتصال کوتاه باعث می شود که جریان هارمونیک وارد منبع تغذیه شود، نوسانی در هادی ایجاد کند و باعث ایجاد نویز و اثر حرارتی شود.
2. اثر رزونانس مدار فیلتر سلف
در منبع تغذیه سوئیچینگ، مدار فیلتر اندوکتانس عمدتا برای جلوگیری از ضربان با فرکانس بالا خروجی منبع تغذیه استفاده می شود. هنگامی که جریان بار بسیار کم است، اندوکتانس در حالت رزونانس است که جریان هارمونیک با فرکانس بالا تولید می کند. جریان هارمونیک فرکانس بالا تولید شده در خازن منبع تغذیه و اندوکتانس خط طنین انداز می شود و هنگامی که جریان جریان پیدا می کند، نوسان با فرکانس بالا ایجاد می کند.
3. تأثیر رزونانس مدار بازخورد سلف
مدار بازخورد رزونانسی یک مشخصه عملکرد مهم منبع تغذیه سوئیچینگ است. کنترل کننده بازخورد برای نظارت مداوم بر بار و منبع تغذیه استفاده می شود تا خروجی منبع تغذیه را به موقع تنظیم کرده و کارایی کل مدار را بهبود بخشد. با این حال، مدار بازخورد القایی ولتاژ خروجی منبع تغذیه را از طریق مدار تشدید کاهش می دهد که باعث افزایش تولید جریان هارمونیک می شود.
4. تأثیر فرکانس کاری
هرچه فرکانس کاری منبع تغذیه سوئیچینگ بیشتر باشد، هارمونیک بیشتر و جریان هارمونیک غنی تر است. جریان فرکانس بالا امواج الکترومغناطیسی نسبتاً بزرگی را روی سیم پیچ ایجاد می کند که همچنین منجر به این پدیده می شود که خود دستگاه الکتریکی و امواج الکترومغناطیسی پر از تعامل در هوا هستند.
آسیب هارمونیک های منبع تغذیه سوئیچینگ
هارمونیک منبع تغذیه سوئیچینگ به تجهیزات و سیستم آسیب می رساند و آسیب خاص به شرح زیر است:
1. آسیب به خود منبع تغذیه سوئیچینگ.
هارمونیک تولید شده توسط منبع تغذیه سوئیچینگ در فرکانس بالا باعث افزایش مصرف حرارت داخلی لوله سوئیچینگ و افزایش خطر آسیب آن می شود.
2. آسیب رساندن به بار
هارمونیک های خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ بر بار تأثیر می گذارد که به آسانی به اجزای موجود در مدار آسیب می رساند، به ویژه برای ابزار دقیق و تجهیزات پزشکی.
3. آسیب به شبکه برق
پس از خروجی هارمونیک منبع تغذیه سوئیچینگ، در شبکه برق پخش می شود و جریان هارمونیک شبکه برق را افزایش می دهد که منجر به مشکلاتی از قبیل اضافه بار شبکه برق، افزایش دمای کابل ها، آسیب به هسته ترانسفورماتور قدرت می شود. به همین ترتیب، بر ثبات تأثیر می گذارد.
راه حل هایی برای هارمونیک های منبع تغذیه سوئیچینگ
به منظور حل بهتر مشکل هارمونیک منبع تغذیه سوئیچینگ، معمولاً راه حل های زیر اتخاذ می شود:
1. مدار سرکوب هارمونیک را اتخاذ کنید.
استفاده از مدار سرکوب هارمونیک می تواند تولید جریان فرکانس بالا را محدود کرده و به طور موثر تأثیر جریان هارمونیک را بر منبع تغذیه سوئیچینگ کاهش دهد.
2. یک فیلتر جدید اتخاذ کنید
فیلتر جدید راه حل خوبی برای مشکل هارمونیک سوئیچینگ منبع تغذیه مانند استفاده از مدار توپولوژی غیر القایی، فیلتر چند خازن-چند پارامتر و غیره دارد.
3. طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ را بهبود بخشید.
در طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ، باید اجزای الکترونیکی، فرم های سیم کشی و مواد کامپوزیت آن را بهینه کنیم تا اتلاف انرژی داخلی و تخریب انرژی آن به حداقل برسد و تولید هارمونیک ها کاهش یابد.
4. وسایل کم مصرف را نصب کنید یا ولتاژ خروجی را افزایش دهید.
با نصب وسایل کم مصرف یا افزایش ولتاژ خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ، تولید و تاثیر جریان هارمونیک را می توان به طور موثر کاهش داد.
