تداخل و سرکوب منبع تغذیه سوئیچینگ
تداخل ایجاد شده توسط منبع تغذیه سوئیچینگ به طور مستقیم عملکرد عادی دستگاه های الکترونیکی را به خطر می اندازد. سرکوب نویز الکترومغناطیسی منبع تغذیه سوئیچینگ یک موضوع مهم در توسعه و طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ است. این مقاله به طور خلاصه مکانیسم تولید و انتشار تداخل الکترومغناطیسی در منابع تغذیه سوئیچینگ را معرفی میکند و چند روش اصلی برای سرکوب تولید و انتشار تداخل الکترومغناطیسی در منابع تغذیه سوئیچینگ را خلاصه میکند.
منبع تغذیه سوئیچینگ به عنوان یک دستگاه منبع تغذیه برای دستگاه های الکترونیکی دارای مزایای اندازه کوچک، وزن سبک و راندمان بالا است و به طور گسترده در مدارهای دیجیتال مورد استفاده قرار گرفته است. اما به دلیل حالت سوئیچینگ فرکانس بالا، منبع تداخل قوی است و تداخل ایجاد شده توسط آن مستقیماً عملکرد عادی دستگاه های الکترونیکی را به خطر می اندازد. بنابراین، سرکوب نویز الکترومغناطیسی خود منبع تغذیه سوئیچینگ و بهبود مصونیت آن در برابر تداخل الکترومغناطیسی برای اطمینان از عملکرد ایمن و قابل اعتماد طولانی مدت دستگاه های الکترونیکی، موضوع مهمی در توسعه و طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ است.
ایجاد تداخل منبع تغذیه سوئیچینگ
تداخل منابع تغذیه سوئیچینگ به طور کلی به دو دسته تقسیم می شود: اول، تداخل ایجاد شده توسط اجزای داخلی منابع تغذیه سوئیچینگ. دوم تداخل ناشی از عوامل خارجی در منبع تغذیه سوئیچینگ است. هر دو عامل انسانی و طبیعی هستند.
تداخل داخلی منبع تغذیه سوئیچینگ
EMI تولید شده توسط منابع تغذیه سوئیچینگ عمدتاً ناشی از تداخل جریان هارمونیک مرتبه بالا تولید شده توسط یکسو کننده اصلی و تداخل ولتاژ اوج تولید شده توسط مدار تبدیل توان است.
یکسو کننده اصلی
فرآیند یکسوسازی یکسو کننده اصلی شایع ترین علت EMI است. این به این دلیل است که موج سینوسی AC فرکانس قدرت پس از یکسو شدن دیگر یک جریان تک فرکانس نیست، بلکه تبدیل به یک جزء DC و یک سری اجزای هارمونیک با فرکانس های مختلف می شود. هارمونیک ها (مخصوصاً هارمونیک های مرتبه بالاتر) تداخل رسانایی و تداخل تشعشعی را در طول خط انتقال ایجاد می کنند که باعث اعوجاج جریان جلویی می شود. از یک طرف باعث ایجاد اعوجاج در شکل موج جریان متصل به خط برق جلویی آن می شود و از طرف دیگر باعث ایجاد تداخل فرکانس رادیویی از طریق خط برق می شود.
مدار تبدیل برق
مدار تبدیل توان، هسته منبع تغذیه تنظیمشده سوئیچ است که پهنای باند وسیع و هارمونیکهای غنی تولید میکند. اجزای اصلی که این تداخل پالس را ایجاد می کنند عبارتند از
1) بین لوله سوئیچ و هیت سینک آن، پوسته و سرنخ های داخل منبع تغذیه یک ظرفیت توزیع شده وجود دارد. هنگامی که لوله سوئیچ از طریق یک جریان پالس بزرگ (معمولاً یک موج مستطیلی) جریان می یابد، شکل موج شامل بسیاری از اجزای فرکانس بالا است. در عین حال، پارامترهای دستگاهی که برای خاموش کردن منبع تغذیه استفاده می شود، مانند زمان ذخیره سازی ترانزیستور برق سوئیچ، جریان زیاد مرحله خروجی و زمان بازیابی معکوس دیود یکسو کننده سوئیچ، می تواند باعث ایجاد لحظه ای شود. اتصال کوتاه در مدار، تولید یک جریان اتصال کوتاه بزرگ. علاوه بر این، بار لوله سوئیچ یک ترانسفورماتور فرکانس بالا یا سلف ذخیره انرژی است. در لحظه هدایت لوله سوئیچ، جریان هجومی زیادی در ترانسفورماتور اولیه وجود دارد که باعث ایجاد نویز اوج می شود.
2) ترانسفورماتور در منبع تغذیه سوئیچینگ ترانسفورماتور فرکانس بالا برای جداسازی و تبدیل ولتاژ استفاده می شود، اما به دلیل اندوکتانس نشتی، می توان نویز القایی الکترومغناطیسی ایجاد کرد. در عین حال، در شرایط فرکانس بالا، ظرفیت توزیع شده بین لایههای ترانسفورماتور، نویز هارمونیک با مرتبه بالا را از سمت اصلی به سمت ثانویه منتقل میکند، در حالی که ظرفیت توزیع شده ترانسفورماتور به پوسته، نویز بالا دیگری را تشکیل میدهد. مسیر فرکانس، باعث می شود که میدان الکترومغناطیسی تولید شده در اطراف ترانسفورماتور جفت شود و در سایر سیم ها نویز ایجاد کند.
3) هنگامی که از دیود یکسو کننده جانبی ثانویه دیود یکسو کننده برای یکسوسازی با فرکانس بالا استفاده می شود، با توجه به ضریب زمان بازیابی معکوس، با اعمال ولتاژ معکوس نمی توان شارژ انباشته شده در جریان رو به جلو را بلافاصله حذف کرد (به دلیل وجود حامل ها و جریان جریان). هنگامی که شیب بازیابی جریان معکوس بیش از حد بزرگ است، اندوکتانس جریان از طریق سیم پیچ یک ولتاژ اوج تولید می کند که تداخل فرکانس بالا را تحت تأثیر اندوکتانس نشتی ترانسفورماتور و سایر پارامترهای توزیع، با فرکانس حداکثر ده ها ایجاد می کند. مگاهرتز
4) خازن ها، سلف ها و منابع تغذیه سوئیچینگ سیم می توانند به دلیل کارکرد در فرکانس های بالاتر، تغییراتی در ویژگی های قطعات فرکانس پایین ایجاد کنند و در نتیجه نویز ایجاد کنند.
