Bevezetés a kapcsolóüzemű tápegységek elektromágneses kompatibilitásához
A nagyfeszültségű és nagyáramú kapcsolási feltételek mellett működő kapcsolóüzemű tápegységek által okozott elektromágneses kompatibilitási problémák okai meglehetősen összetettek. A teljes gép elektromágneses tulajdonságait tekintve elsősorban több típus létezik: közös impedancia csatolás, vonal-vonal csatolás, elektromos tércsatolás, mágneses tércsatolás és elektromágneses hullámcsatolás. A közös impedancia csatolás 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 NYÁK-vezetékek közötti kölcsönös csatolásra vonatkozik, amelyek párhuzamos huzalozás miatt zavaró feszültséget és áramot generálnak. Az elektromos tércsatolás főként a potenciálkülönbség jelenlétének köszönhető, amely indukált elektromos tércsatolást generál a zavart testen. A mágneses tércsatolás főként a nagyáramú impulzusú vezetékek közelében keletkező alacsony frekvenciájú mágneses mezők zavaró objektumokhoz való kapcsolását jelenti. Az elektromágneses tércsatolás főként a pulzáló feszültség vagy a térben kifelé sugárzó áram által keltett nagyfrekvenciás elektromágneses hullámoknak köszönhető, ami csatolást eredményez a megfelelő zavart testtel. Valójában az egyes csatolási módszereket nem lehet szigorúan megkülönböztetni, csak különböző fókuszokkal.
Kapcsolóüzemű tápegységben a főtápkapcsoló nagyfrekvenciás kapcsolási módban működik nagyfeszültségen, a kapcsolási feszültség és áram közel négyszöghullámhoz. A spektrumelemzésből ismert, hogy a négyszögjelek gazdag, magas rendű harmonikusokat tartalmaznak. Ennek a magasabb rendű harmonikusnak a spektruma elérheti a négyszöghullám frekvenciájának 1000-szeresét. Ugyanakkor a teljesítménytranszformátor szivárgási induktivitása és elosztott kapacitása, valamint a főkapcsolókészülék nem ideális működési állapota miatt gyakran keletkeznek nagyfrekvenciás és nagyfeszültségű csúcsharmonikus rezgések a bekapcsoláskor ill. magas frekvencián kikapcsolva. Az e harmonikus rezgés által keltett nagyrendű harmonikusok a kapcsolócső és a hűtőborda között elosztott kapacitáson keresztül jutnak el a belső áramkörbe, vagy a hűtőbordán és a transzformátoron keresztül kisugároznak a térbe. A nagyfrekvenciás zavarok egyik fontos oka az egyenirányításra és folytatásra használt kapcsolódiódák is. Az egyenirányító és a szabadonfutó diódák nagyfrekvenciás kapcsolási állapota, a diódavezetékekben lévő parazita induktivitás és csomóponti kapacitás jelenléte, valamint a fordított visszacsatoló áram hatása miatt nagy feszültség- és áramváltozási sebességgel működnek, ill. nagyfrekvenciás rezgéseket generálnak. Az egyenirányító és a szabadonfutó diódák általában a teljesítmény kimeneti vonal közelében helyezkednek el, és az általuk keltett nagyfrekvenciás zavarok nagy valószínűséggel a DC kimeneti vonalon keresztül jutnak el. A teljesítménytényező javítása érdekében a kapcsolóüzemű tápegységek 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 nulla feszültség, nulla áram vagy nulla feszültség/nulla áram kapcsolási technológia a legszélesebb körben alkalmazott. Ez a technológia nagymértékben csökkenti a kapcsolókészülékek által keltett elektromágneses interferenciát. A legtöbb lágykapcsolós veszteségmentes abszorpciós áramkör azonban L és C áramkört használ az energiaátvitelhez, és a diódák egyirányú vezetőképességét használja az egyirányú energiaátalakítás eléréséhez. Ezért a rezonáns áramkörben lévő diódák az elektromágneses zavarok fő forrásává válnak.
A kapcsolóüzemű tápegységek általában energiatároló induktorokat és kondenzátorokat használnak az L és C szűrőáramkörök kialakítására, a differenciális és közös módusú zavarjelek szűrésére. 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 szűrőkondenzátorban a zavarjel frekvenciájának növekedésével a vezetékinduktivitás hatása a kapacitás és a szűrőhatás folyamatos csökkenéséhez, sőt a kondenzátor paramétereinek megváltozásához vezet, ami szintén elektromágneses interferencia oka.
