راه حل مشکل emc منبع تغذیه سوئیچینگ ارتباطی
منبع تغذیه سوئیچینگ ارتباطی به دلیل مزایای اندازه کوچک، وزن سبک، راندمان بالا، عملکرد قابل اعتماد و نظارت از راه دور به طور گسترده در سوئیچینگ کنترل شده برنامه، انتقال داده های نوری، ایستگاه های پایه بی سیم، سیستم های تلویزیون کابلی و شبکه های IP استفاده می شود. این نیروی محرکه برای عملکرد عادی تجهیزات فناوری اطلاعات است.
با توسعه فناوری اطلاعات، تجهیزات فناوری اطلاعات در سراسر کشور از شهرهای مرکزی توسعه یافته تا مناطق کوهستانی دورافتاده گسترش یافته و راحتی زیادی را برای ارتباطات و انتقال اطلاعات بین مردم فراهم می کند. با توجه به تفاوت بین مناطق شهری و روستایی، شبکه تامین برق تجهیزات ارتباطی شامل هر دو روش تامین برق شبکه بزرگ برق پایدار و روشهای تامین برق کوچک مستقل است. در حالت تغذیه نیروگاه های آبی کوچک، به دلیل تغییر حجم آب، تغییرات قابل توجه در مصرف برق کاربر و عملکرد ناپایدار تجهیزات تولید برق، اعوجاج شکل موج شبکه برق شدید و نوسانات ولتاژ زیاد است. در عین حال، سیم کشی غیر استاندارد سیستم توزیع، منبع تغذیه سوئیچینگ ارتباطی را با چالش جدی مواجه می کند.
ارتباطات راه آهن و برق در حال توسعه و رشد هستند. به دلیل ولتاژ القایی قوی تولید شده توسط لوکوموتیوهای الکتریکی، ولتاژ زمین به شدت نوسان می کند و در نتیجه نوسانات قابل توجهی در ولتاژ شبکه ایجاد می شود. یک میدان الکتریکی قوی می تواند به راحتی باعث ناپایداری گذرا در عملکرد تجهیزات منبع تغذیه سوئیچینگ شود. منبع تغذیه سوئیچینگ ارتباطی که در نزدیکی شبکه برق فشار قوی کار می کند، اگرچه ولتاژ شبکه پایدار است، به راحتی تحت تأثیر تداخل میدان الکترومغناطیسی قوی ناشی از تغییرات بار شبکه قرار می گیرد.
بنابراین، منبع تغذیه سوئیچینگ ارتباطی باید مقاومت تداخل الکترومغناطیسی قوی داشته باشد، به ویژه قابلیت انطباق با صاعقه، نوسانات ولتاژ شبکه. همچنین باید توانایی ضد تداخل کافی در برابر تداخل استاتیکی، میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی و امواج الکترومغناطیسی داشته باشد و از عملکرد عادی و پایداری آن در تامین برق تجهیزات ارتباطی اطمینان حاصل کند.
از سوی دیگر، به دلیل کارکرد ترانزیستور سوئیچ قدرت، یکسو کننده یا دیود آزاد و ترانسفورماتور اصلی برق در داخل منبع تغذیه سوئیچینگ ارتباطی در حالت سوئیچینگ ولتاژ بالا، جریان بالا و فرکانس بالا، شکل موج ولتاژ و جریان بیشتر موج مربعی است. در طول فرآیند سوئیچینگ موج مربعی ولتاژ بالا و جریان بالا، ولتاژ و جریان هارمونیک شدید تولید خواهد شد. این ولتاژها و جریان های هارمونیک از طریق خط ورودی منبع تغذیه یا خط خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ منتقل می شود و باعث ایجاد تداخل در سایر دستگاه ها و شبکه برق می شود که توسط منبع تغذیه ارتباطی در همان شبکه برق تغذیه می شوند. در عین حال، آنها همچنین باعث ایجاد تداخل در دستگاه هایی می شوند که توسط منبع تغذیه ارتباطی تغذیه می شوند، مانند تجهیزات سوئیچینگ کنترل شده برنامه، ایستگاه های پایه بی سیم، تجهیزات انتقال نوری و تجهیزات تلویزیون کابلی، و آنها را قادر به کار درست نمی کند. از طرفی ولتاژ و جریان هارمونیک شدید در داخل منبع تغذیه سوئیچینگ تداخل الکترومغناطیسی ایجاد می کند که باعث ناپایداری در عملکرد داخلی منبع تغذیه سوئیچینگ و کاهش عملکرد آن می شود. برخی از میدانهای الکترومغناطیسی از طریق شکافهای موجود در پوشش منبع تغذیه سوئیچ به فضای اطراف تابش میکنند و همراه با میدانهای الکترومغناطیسی تابشی تولید شده از طریق خطوط برق و خطوط خروجی DC، در فضا منتشر میشوند و باعث تداخل سایر تجهیزات و تجهیزات حساس با فرکانس بالا میشوند. به میدان های الکترومغناطیسی، منجر به عملکرد غیرعادی سایر تجهیزات می شود.
مسائل مربوط به سازگاری الکترومغناطیسی منابع تغذیه سوئیچینگ
مسائل مربوط به سازگاری الکترومغناطیسی ناشی از منبع تغذیه سوئیچینگ ارتباطی که در حالت های سوئیچینگ ولتاژ و جریان بالا کار می کند 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 سازگاری الکترومغناطیسی عبارتند از: منبع تداخل، مسیر انتشار و جسم تداخل. کوپلینگ امپدانس مشترک عمدتاً به امپدانس مشترک بین منبع تداخل و جسم تداخل الکتریکی اشاره دارد که از طریق آن سیگنال تداخل وارد جسم تداخلی می شود. کوپلینگ خط به خط عمدتاً به اتصال متقابل بین سیم ها یا سیم های PCB اشاره دارد که ولتاژ تداخل و جریان تداخل را به دلیل سیم کشی موازی ایجاد می کنند. جفت شدن میدان الکتریکی عمدتاً به دلیل وجود اختلاف پتانسیل است که منجر به جفت شدن میدان الکتریکی القایی به بدنه تداخلی می شود. جفت میدان مغناطیسی عمدتاً به جفت شدن میدان های مغناطیسی با فرکانس پایین ایجاد شده در نزدیکی خطوط برق پالس جریان بالا به اجسام تداخلی اشاره دارد. جفت شدن امواج 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 با بدنه تداخلی مربوطه جفت میشود. در واقع، هر روش کوپلینگ را نمی توان به طور دقیق متمایز کرد، فقط با تمرکزهای مختلف.
در منبع تغذیه سوئیچینگ، کلید برق اصلی در حالت سوئیچینگ فرکانس بالا با ولتاژ بالا کار می کند. ولتاژ و جریان سوئیچینگ هر دو موج مربعی هستند و طیف هارمونیک های مرتبه بالاتر موجود در این موج مربعی می تواند به بیش از 1000 برابر فرکانس موج مربع برسد. در عین حال، به دلیل اندوکتانس نشتی و ظرفیت توزیع شده ترانسفورماتور قدرت، و همچنین وضعیت نامطلوب عملکرد دستگاه کلید برق اصلی، نوسانات هارمونیک اوج فرکانس بالا و ولتاژ بالا اغلب در هنگام فرکانس بالا ایجاد می شود. روشن یا خاموش شد هارمونیک های مرتبه بالاتر تولید شده توسط این نوسان هارمونیک از طریق ظرفیت خازنی توزیع شده بین لوله سوئیچ و هیت سینک به مدار داخلی منتقل می شود یا از طریق هیت سینک و ترانسفورماتور به فضا تابش می شود. دیودهای سوئیچینگ مورد استفاده برای یکسوسازی و ادامه نیز یکی از دلایل مهم تداخل فرکانس بالا هستند. با توجه به وضعیت سوئیچینگ فرکانس بالا دیودهای یکسو کننده و چرخ آزاد، وجود اندوکتانس انگلی و ظرفیت اتصال در لیدهای دیود و همچنین تأثیر جریان بازیابی معکوس باعث می شود که آنها با نرخ های تغییر ولتاژ و جریان بالا کار کنند. منجر به نوسانات با فرکانس بالا می شود. با توجه به این واقعیت که دیودهای یکسو کننده و آزاد به طور کلی نزدیک به خط خروجی برق هستند، تداخل فرکانس بالا ایجاد شده توسط آنها به احتمال زیاد از طریق خط خروجی DC منتقل می شود.
به منظور بهبود ضریب توان، مدارهای تصحیح ضریب توان فعال در منابع تغذیه سوئیچینگ ارتباطی 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. در میان آنها، فناوری سوئیچینگ ولتاژ صفر، جریان صفر یا ولتاژ صفر، بیشترین استفاده را دارد. این فناوری تداخل الکترومغناطیسی ایجاد شده توسط دستگاه های سوئیچینگ را تا حد زیادی کاهش می دهد. با این حال، مدارهای جذب بدون تلفات سوئیچینگ نرم اغلب از l و c برای انتقال انرژی استفاده می کنند و از رسانایی یک جهته دیودها برای رسیدن به تبدیل انرژی یک طرفه استفاده می کنند. بنابراین، دیودهای موجود در این مدار رزونانس به منبع اصلی تداخل الکترومغناطیسی تبدیل می شوند.
