A tápfeszültség okozta elektromágneses kompatibilitás okai
A nagyfeszültségű és nagyáramú kapcsolási feltételek mellett működő 24 V-os kapcsolóüzemű tápegység által okozott elektromágneses kompatibilitási problémák okai meglehetősen összetettek. A teljes gép elektromágneses kompatibilitását tekintve főleg több típus létezik: közös impedancia csatolás, vonal-vonal csatolás, elektromos tércsatolás, mágneses tércsatolás és elektromágneses hullámcsatolás. Az elektromágneses kompatibilitást létrehozó három elem: a zavar forrása, a terjedési út és a zavar tárgya. A közös ellenálláscsatolás főként a zavarforrás és a zavart tárgy közötti elektromosan közös impedanciát jelenti, amelyen keresztül a zavarjel bejut a zavart tárgyba. A vonal-vonal csatolás főként a vezetékek vagy PCB-vezetékek közötti kölcsönös csatolásra vonatkozik, amelyek karcfeszültséget és karc-áramot generálnak a párhuzamos huzalozás miatt.
Az elektromos tércsatolás főként a potenciálkülönbségek jelenléte miatt következik be, ami az indukált elektromos mezők csatolását eredményezi a zavart testhez. A mágneses tércsatolás főként a nagyáramú impulzusú tápvezetékek közelében generált alacsony frekvenciájú mágneses mezők zavaró objektumhoz való kapcsolását jelenti. Az elektromágneses tér csatolását elsősorban pulzáló feszültség vagy áram által generált nagyfrekvenciás elektromágneses hullámok okozzák, amelyek a téren keresztül kifelé sugároznak és összekapcsolják a megfelelő zavart testet. Valójában az egyes csatolási módszereket nem lehet szigorúan megkülönböztetni, csak különböző fókuszokkal.
A 24 V-os kapcsolóüzemű tápegységben a főkapcsoló nagyfrekvenciás kapcsolási módban, nagy feszültségen működik. A kapcsolási feszültség és áram közel a négyszöghullámokhoz. A spektrumelemzésből ismert, hogy a négyszögjel gazdag, magas rendű harmonikusokat tartalmaz, amelyek a négyszöghullám frekvenciájának 1000-szeresét is elérhetik. Ugyanakkor az erősáramú transzformátor szivárgási induktivitása és elosztott kapacitása, valamint a fő tápkapcsoló készülék nem ideális működési állapota miatt gyakran keletkeznek nagyfrekvenciás és nagyfeszültségű csúcsharmonikus rezgések, amikor nagyfrekvenciás be vagy ki van kapcsolva. Az e harmonikus rezgés által keltett nagyrendű harmonikusok a kapcsolócső és a hűtőborda között elosztott kapacitáson keresztül a belső áramkörbe kerülnek, vagy a hűtőbordán és a transzformátoron keresztül kisugározódnak a térbe.
Egyenirányító és folyamatos áramú diódákhoz használva fontos oka a nagyfrekvenciás zavarok keltésének. A nagyfrekvenciás kapcsolási módban működő egyenirányító és szabadonfutó diódák, a dióda vezetékekben lévő parazita induktivitás és csomóponti kapacitás jelenléte, valamint a visszacsatoló áram hatása miatt nagy feszültség- és áramváltozási sebességgel működnek, ill. nagyfrekvenciás rezgéseket generálnak. Tekintettel arra, hogy az egyenirányító és a szabadonfutó diódák általában a teljesítmény-kimeneti vezeték közelében helyezkednek el, az általuk keltett nagyfrekvenciás zavarok nagy valószínűséggel az egyenáramú kimeneti vezetéken keresztül jutnak el.
A 24 V-os kapcsolóüzemű tápegységek teljesítménytényezőjének javítása érdekében aktív teljesítménytényező korrekciós áramköröket alkalmaznak. Ugyanakkor az áramkör hatékonyságának és megbízhatóságának javítása, valamint az erősáramú eszközök elektromos igénybevételének csökkentése érdekében számos lágy kapcsolási technológiát alkalmaztak. Ezek közül a legszélesebb körben alkalmazott nulla feszültség, nulla áram vagy nulla áram kapcsolási technológia. Ez a technológia nagymértékben csökkenti a kapcsolókészülékek által keltett elektromágneses interferenciát. A lágy kapcsolású veszteségmentes abszorpciós áramkörök azonban többnyire L és C-t használnak az energiaátvitelhez, a diódák egyirányú vezetőképességét az egyirányú energiaátalakítás eléréséhez. Ezért a rezonáns áramkörben lévő diódák az elektromágneses zavarok fő forrásává válnak.
A 24 V-os kapcsolóüzemű tápegységekben általában energiatároló induktorokat és kondenzátorokat használnak L és C szűrőáramkörök kialakítására a differenciális és közös módusú zavarjelek szűrésére, valamint az AC négyszögjelek sima egyenáramú jelekké alakítására. Az induktív tekercs elosztott kapacitása miatt az induktív tekercs önrezonancia frekvenciája lecsökken, ami azt eredményezi, hogy nagyszámú nagyfrekvenciás zavarjel halad át az induktív tekercsen, és terjed kifelé a váltakozó áramú tápvezetéken vagy az egyenáramú kimeneti vonalon. A zavarjel frekvenciájának növekedésével a szűrőkondenzátor kapacitása és szűrő hatása a vezetékinduktivitás hatására tovább csökken, mígnem teljesen elveszíti a kondenzátor funkcióját, és a rezonancia frekvencia felett induktívvá válik. A szűrőkondenzátorok nem megfelelő használata és a túl hosszú vezetékek szintén elektromágneses interferenciát okoznak.
Az MCU mikroprocesszorral felszerelt 24 V-os kapcsolóüzemű tápegység nagy teljesítménysűrűségének és magas intelligenciájának köszönhetően a feszültségjel a magastól a közel kilovoltig az alacsonytól a több voltig terjed; A nagyfrekvenciás digitális jelektől az alacsony frekvenciájú analóg jelekig a tápegységen belüli téreloszlás meglehetősen összetett. Az indokolatlan NYÁK-kábelezés, az ésszerűtlen szerkezeti tervezés, az erősáramú vezetékek ésszerűtlen bemeneti szűrése, az indokolatlan bemeneti és kimeneti tápvezetékek kábelezése, valamint a CPU és érzékelő áramkörök ésszerűtlen tervezése mind a rendszer instabil működéséhez vagy az elektromágneses mezőkkel, például elektrosztatikus kisülésekkel, elektromossággal szembeni immunitás csökkenéséhez vezethet. gyors tranziens impulzuscsoportok, villámcsapások, túlfeszültségek, vezetett zavarok, sugárzott zavarok és kisugárzott elektromágneses terek.
