Cauze ale compatibilităţii electromagnetice cauzate de comutarea surselor de alimentare
Sursa de comutație de 24 V funcționează într-o stare de comutare de înaltă tensiune și curent mare, iar motivele problemelor de compatibilitate electromagnetică sunt destul de complicate. Din compatibilitatea electromagnetică a întregii mașini, există în principal o cuplare de impedanță comună, cuplare linie la linie, cuplare pentru câmp electric și cuplare pentru câmp magnetic, cuplare unde electromagnetice. Cele trei elemente ale compatibilităţii electromagnetice sunt: sursa de interferenţă, calea de propagare şi obiectul interferat. Cuplajul de impedanță comună este în principal impedanța electrică comună dintre sursa de interferență și obiectul interferat, prin care semnalul de interferență intră în obiectul interferat. Cuplarea linie la linie este în principal cuplarea reciprocă a firelor sau a liniilor PCB care generează tensiuni de interferență și curenți de interferență datorită cablajului paralel.
Cuplarea câmpului electric se datorează în principal existenței diferenței de potențial și cuplării câmpului electric indus la corpul perturbat. Cuplarea câmpului magnetic este în principal cuplarea câmpului magnetic de joasă frecvență generat în apropierea liniei de alimentare cu impulsuri de curent mare la obiectul perturbator. Cuplarea câmpului electromagnetic este cauzată în principal de undele electromagnetice de înaltă frecvență generate de tensiune sau curent pulsatoriu, care radiază în exterior prin spațiu și provoacă cuplarea cu corpul perturbat corespunzător. De fapt, fiecare metodă de cuplare nu poate fi strict distinsă, dar focalizarea este diferită.
În sursa de comutare de 24 V, tubul comutatorului principal funcționează într-un mod de comutare de înaltă frecvență la o tensiune foarte mare. Tensiunea de comutare și curentul de comutare sunt aproape de undele pătrate. Din analiza spectrului, se știe că semnalul de undă pătrată conține armonici bogate de ordin înalt. Spectrul acestei armonice de ordin înalt poate atinge mai mult de 1000 de ori frecvența undei pătrate. În același timp, din cauza inductanței de scurgere și a capacității distribuite a transformatorului de putere și a stării de lucru neideale a dispozitivului principal de comutare a puterii, oscilațiile armonice de vârf de înaltă frecvență și de înaltă tensiune apar adesea la pornirea sau oprirea la înaltă tensiune. frecvente. Această oscilație armonică generează armonici de ordin înalt. Armonicele sunt introduse în circuitul intern prin capacitatea distribuită între tubul comutatorului și radiator sau radiate în spațiu prin radiator și transformator.
Este folosit în diodele de redresare și roată liberă și este, de asemenea, o cauză importantă a interferențelor de înaltă frecvență. Deoarece redresorul și diodele cu roată liberă funcționează într-o stare de comutare de înaltă frecvență, datorită existenței inductanței parazitare plumb a diodei, capacității de joncțiune și influenței curentului de recuperare inversă, acestea funcționează la viteze foarte mari de schimbare a tensiunii și a curentului și produce oscilații de înaltă frecvență. Deoarece redresorul și diodele de rulare liberă sunt în general aproape de linia de ieșire a puterii, interferențele de înaltă frecvență pe care le generează sunt transmise cu ușurință prin linia de ieșire DC.
Pentru a îmbunătăți factorul de putere al sursei de alimentare cu comutație de 24 V, sunt utilizate circuite pozitive cu factor de putere activ. În același timp, pentru a îmbunătăți eficiența și fiabilitatea circuitelor și pentru a reduce stresul electric al dispozitivelor de alimentare, tehnologia de comutare soft este utilizată pe scară largă. Dintre acestea, tehnologia de comutare cu tensiune zero, curent zero sau curent zero este cea mai utilizată. Această tehnologie reduce foarte mult interferențele electromagnetice generate de dispozitivele de comutare. Cu toate acestea, majoritatea circuitelor de absorbție fără pierderi cu comutare ușoară folosesc L și C pentru transferul de energie și folosesc performanța de conducție unidirecțională a diodelor pentru a obține conversia unidirecțională a energiei. Prin urmare, diodele din circuitul rezonant au devenit o sursă majoră de interferență electromagnetică.
În sursele de alimentare cu comutație de 24 V, inductoarele și condensatorii de stocare a energiei sunt, în general, utilizate pentru a forma circuite de filtrare L și C pentru a filtra semnalele de interferență în modul diferențial și în modul comun și pentru a converti semnalele de unde pătrate AC în semnale DC netede. Datorită capacității distribuite a bobinei inductorului, frecvența de auto-rezonanță a bobinei inductorului este redusă, ceea ce face ca un număr mare de semnale de interferență de înaltă frecvență să treacă prin bobina inductorului și să se propagă în exterior de-a lungul liniei de alimentare CA sau a liniei de ieșire CC. . Pe măsură ce frecvența semnalului de interferență crește, capacitatea și efectul de filtrare al condensatorului de filtru continuă să scadă din cauza efectului inductanței plumbului. Până când frecvența de rezonanță este peste frecvența de rezonanță, condensatorul își pierde complet funcția și devine inductiv. Utilizarea necorespunzătoare a condensatoarelor de filtru și cablurile prea lungi sunt, de asemenea, cauze ale interferențelor electromagnetice.
Datorită densității mari de putere și gradului ridicat de inteligență al sursei de alimentare cu comutație de 24 V, este echipat cu un microprocesor MCU. Prin urmare, poate varia de la semnale de tensiune de aproape kilovolți până la semnale de tensiune de câțiva volți; de la semnale digitale de înaltă frecvență la semnale analogice de joasă frecvență. Distribuția câmpului în interiorul semnalului și sursei de alimentare este destul de complexă. Cablajul PCB nerezonabil, designul structural nerezonabil, filtrarea nerezonabilă a liniei de alimentare, cablarea nerezonabilă a liniei de alimentare de intrare și ieșire și proiectarea nerezonabilă a CPU și a circuitelor de detectare vor duce toate la funcționarea instabilă a sistemului sau la probleme precum descărcarea electrostatică și tranzitorii electrici rapidi. Pulsuri variabile, lovituri de fulgere, supratensiuni și interferențe de conducție, interferențe de radiații și reducerea imunității la câmpurile electromagnetice radiate.
