Εισαγωγή στο σύστημα σχεδιασμού ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας της τροφοδοσίας μεταγωγής υψηλής συχνότητας
Εάν το πρόβλημα της ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής (EMI) της τροφοδοσίας μεταγωγής υψηλής συχνότητας δεν αντιμετωπίζεται σωστά, όχι μόνο μολύνει εύκολα το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας και επηρεάζει άμεσα την κανονική λειτουργία άλλου ηλεκτρικού εξοπλισμού, αλλά και εύκολα σχηματίζει ηλεκτρομαγνητική ρύπανση όταν μεταδίδεται σε χώρο, με αποτέλεσμα την ηλεκτρομαγνητική χωρητικότητα (EMC) του προβλήματος της υψηλής κλίμακας. Αυτό το άρθρο επικεντρώνεται στην ανάλυση της ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής που υπερβαίνει το πρότυπο στην μονάδα ισχύος 1200W (24V/50A) που χρησιμοποιείται σε πάνελ τροφοδοσίας σήματος σιδηροδρόμων και προτείνει μέτρα βελτίωσης.
Η ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή που παράγεται από τροφοδοτικά μεταγωγής υψηλής συχνότητας μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες: διεξάγονται παρεμβολές και ακτινοβολούμενες παρεμβολές. Οι διαταραχές που διεξάγονται διαδίδονται μέσω πηγών ενέργειας εναλλασσόμενου ρεύματος με συχνότητες κάτω από 30MHz. Η διαταραχή της ακτινοβολίας διαδίδεται μέσω του χώρου, με συχνότητες που κυμαίνονται από 30 έως 1000 MHz.
Ανάλυση πηγών ηλεκτρομαγνητικής διαταραχής στην τροφοδοσία μεταγωγής υψηλής συχνότητας
Ο ανορθωτής και το τρανζίστορ ισχύος Q1 στο κύκλωμα, καθώς και τα τρανζίστορ ισχύος Q2 έως Q5, ο μετασχηματιστής υψηλής συχνότητας T1 και οι διόδους ανορθωτή εξόδου D1 έως D2 στο κύκλωμα που παρουσιάζονται στο Σχήμα 1Β, είναι οι κύριες πηγές ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής που παράγονται κατά τη λειτουργία των τροφοδοτικών μεταγωγής υψηλής συχνότητας. Η ειδική ανάλυση έχει ως εξής.
Οι αρμονικές υψηλής τάξης που παράγονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διόρθωσης του ανορθωτή θα δημιουργήσουν και θα ακτινοβολούν διαταραχές κατά μήκος της γραμμής ηλεκτρικής ενέργειας.
Τα τρανζίστορ μεταγωγής ισχύος λειτουργούν σε καταστάσεις αγωγιμότητας και αποκοπής υψηλής συχνότητας. Προκειμένου να μειωθούν οι απώλειες μεταγωγής, η βελτίωση της πυκνότητας ισχύος και της συνολικής απόδοσης, η ταχύτητα ανοίγματος και κλεισίματος των τρανζίστορ μεταγωγής γίνεται ταχύτερη και ταχύτερη. Γενικά, μέσα σε λίγα μικροδευτερόλεπτα, αλλάζοντας τα τρανζίστορ ανοιχτά και κλείνουν σε αυτή την ταχύτητα, σχηματίζοντας τάση υπερχείλισης και ρεύμα κύματος, το οποίο θα δημιουργήσει αρμονικές υψηλής συχνότητας και υψηλής τάσης, προκαλώντας ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές σε γραμμές εισόδου χώρου και εναλλασσόμενου ρεύματος.
Ταυτόχρονα με τον μετασχηματιστή υψηλής συχνότητας T1 εκτελεί μετατροπή ισχύος, παράγει ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που ακτινοβολεί ηλεκτρομαγνητικά κύματα στο διάστημα, σχηματίζοντας διαταραχές ακτινοβολίας. Η κατανεμημένη επαγωγή και η χωρητικότητα του μετασχηματιστή ταλαντεύονται και το ζευγάρι στο κύκλωμα εισόδου AC μέσω της κατανεμημένης χωρητικότητας μεταξύ των πρωτογενών σταδίων του μετασχηματιστή, σχηματίζοντας διαταραχές.
Όταν η τάση εξόδου είναι σχετικά χαμηλή, η δίοδος ανορθωτή εξόδου λειτουργεί σε κατάσταση μεταγωγής υψηλής συχνότητας και αποτελεί επίσης πηγή ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής.
Λόγω της παρασιτικής επαγωγής και της χωρητικότητας των διασταυρώσεων των οδηγών διόδων, καθώς και της επίδρασης του ρεύματος ανάκτησης αντίστροφης, λειτουργεί σε υψηλή τάση και ρεύματα αλλαγής. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αντίστροφος χρόνος αποκατάστασης της διόδου, τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδραση του ρεύματος αιχμής και τόσο ισχυρότερο είναι το σήμα διαταραχής, με αποτέλεσμα την ταλάντωση εξασθένησης υψηλής συχνότητας, που είναι ένας τύπος διαταραχής της διαφοροποίησης διαφορικής λειτουργίας.
