Λόγοι ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας που προκαλούνται από την παροχή ρεύματος
Οι λόγοι για τα προβλήματα ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας που προκαλούνται από το τροφοδοτικό μεταγωγής 24 V που λειτουργεί υπό συνθήκες μεταγωγής υψηλής τάσης και υψηλού ρεύματος είναι αρκετά περίπλοκοι. Όσον αφορά την ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα ολόκληρου του μηχανήματος, υπάρχουν κυρίως διάφοροι τύποι: σύζευξη κοινής σύνθετης αντίστασης, σύζευξη γραμμής σε γραμμή, σύζευξη ηλεκτρικού πεδίου, σύζευξη μαγνητικού πεδίου και σύζευξη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Τα τρία στοιχεία που δημιουργούν ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα είναι: η πηγή της διαταραχής, η διαδρομή διάδοσης και το θέμα της διαταραχής. Η σύζευξη κοινής αντίστασης αναφέρεται κυρίως στην κοινή σύνθετη αντίσταση μεταξύ της πηγής διαταραχής και του διαταραγμένου αντικειμένου ηλεκτρικά, μέσω της οποίας το σήμα διαταραχής εισέρχεται στο διαταραγμένο αντικείμενο. Η σύζευξη γραμμής με γραμμή αναφέρεται κυρίως στην αμοιβαία σύζευξη μεταξύ καλωδίων ή καλωδίων PCB που παράγουν τάση γρατσουνίσματος και ρεύμα γρατσουνίσματος λόγω παράλληλης καλωδίωσης.
Η σύζευξη ηλεκτρικού πεδίου οφείλεται κυρίως στην παρουσία διαφορών δυναμικού, με αποτέλεσμα τη σύζευξη επαγόμενων ηλεκτρικών πεδίων στο διαταραγμένο σώμα. Η σύζευξη μαγνητικού πεδίου αναφέρεται κυρίως στη σύζευξη μαγνητικών πεδίων χαμηλής συχνότητας που δημιουργούνται κοντά σε γραμμές ισχύος παλμών υψηλού ρεύματος στο αντικείμενο διαταραχής. Η σύζευξη ηλεκτρομαγνητικού πεδίου προκαλείται κυρίως από ηλεκτρομαγνητικά κύματα υψηλής συχνότητας που παράγονται από παλμική τάση ή ρεύμα, τα οποία ακτινοβολούν προς τα έξω μέσω του χώρου και συνδέουν το αντίστοιχο διαταραγμένο σώμα. Στην πραγματικότητα, κάθε μέθοδος σύζευξης δεν μπορεί να διακριθεί αυστηρά, μόνο με διαφορετικές εστίες.
Σε ένα τροφοδοτικό μεταγωγής 24 V, ο κύριος διακόπτης ισχύος λειτουργεί σε λειτουργία μεταγωγής υψηλής συχνότητας σε υψηλή τάση. Η τάση και το ρεύμα μεταγωγής είναι κοντά σε τετραγωνικά κύματα. Από την ανάλυση φάσματος, είναι γνωστό ότι το σήμα τετραγωνικού κύματος περιέχει πλούσιες αρμονικές υψηλής τάξης, οι οποίες μπορούν να φτάσουν ένα φάσμα συχνοτήτων πάνω από 1000 φορές τη συχνότητα τετραγώνου κύματος. Ταυτόχρονα, λόγω της επαγωγής διαρροής και της κατανεμημένης χωρητικότητας του μετασχηματιστή ισχύος, καθώς και της μη ιδανικής κατάστασης λειτουργίας του κύριου διακόπτη ισχύος, δημιουργούνται συχνά αρμονικές ταλαντώσεις κορυφής υψηλής συχνότητας και υψηλής τάσης όταν η υψηλή συχνότητα είναι ενεργοποιημένο ή απενεργοποιημένο. Οι αρμονικές υψηλής τάξης που παράγονται από αυτή την αρμονική ταλάντωση μεταδίδονται στο εσωτερικό κύκλωμα μέσω της κατανεμημένης χωρητικότητας μεταξύ του σωλήνα διακόπτη και της ψύκτρας ή ακτινοβολούνται στο διάστημα μέσω της ψύκτρας και του μετασχηματιστή.
Χρησιμοποιείται για ανόρθωση και διόδους συνεχούς ρεύματος, είναι επίσης ένας σημαντικός λόγος για τη δημιουργία διαταραχών υψηλής συχνότητας. Λόγω των διόδων ανορθωτή και ελεύθερου τροχού που λειτουργούν σε λειτουργία μεταγωγής υψηλής συχνότητας, η παρουσία παρασιτικής επαγωγής και χωρητικότητας διασταύρωσης στα καλώδια των διόδων, καθώς και η επίδραση του ρεύματος ανάστροφης ανάκτησης, τους κάνει να λειτουργούν σε υψηλούς ρυθμούς αλλαγής τάσης και ρεύματος, και δημιουργούν ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας. Λόγω του γεγονότος ότι οι δίοδοι ανορθωτή και ελεύθερου τροχού είναι γενικά κοντά στη γραμμή εξόδου ισχύος, οι διαταραχές υψηλής συχνότητας που δημιουργούνται από αυτές είναι πιο πιθανό να μεταδίδονται μέσω της γραμμής εξόδου DC.
Για τη βελτίωση του συντελεστή ισχύος των τροφοδοτικών μεταγωγής 24V, χρησιμοποιούνται κυκλώματα διόρθωσης ενεργού συντελεστή ισχύος. Ταυτόχρονα, προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση και η αξιοπιστία του κυκλώματος και να μειωθεί η ηλεκτρική καταπόνηση των συσκευών ισχύος, έχει υιοθετηθεί ένας μεγάλος αριθμός τεχνολογιών soft switching. Μεταξύ αυτών, η τεχνολογία μεταγωγής μηδενικής τάσης, μηδενικού ρεύματος ή μηδενικού ρεύματος είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη. Αυτή η τεχνολογία μειώνει σημαντικά τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές που δημιουργούνται από συσκευές μεταγωγής. Ωστόσο, τα κυκλώματα απορρόφησης χωρίς απώλειες μαλακής μεταγωγής χρησιμοποιούν ως επί το πλείστον τα L και C για μεταφορά ενέργειας, χρησιμοποιώντας τη μονοκατευθυντική αγωγιμότητα των διόδων για την επίτευξη μονοκατευθυντικής μετατροπής ενέργειας. Επομένως, οι δίοδοι σε αυτό το κύκλωμα συντονισμού γίνονται κύρια πηγή ηλεκτρομαγνητικής διαταραχής.
Στα τροφοδοτικά μεταγωγής 24V, οι επαγωγείς και οι πυκνωτές αποθήκευσης ενέργειας χρησιμοποιούνται γενικά για να σχηματίσουν κυκλώματα φιλτραρίσματος L και C για να φιλτράρουν σήματα διαταραχής διαφορικού και κοινού τρόπου λειτουργίας και για να μετατρέψουν σήματα τετραγωνικών κυμάτων AC σε ομαλά σήματα συνεχούς ρεύματος. Λόγω της κατανεμημένης χωρητικότητας του πηνίου επαγωγής, η αυτοσυντονιζόμενη συχνότητα του πηνίου επαγωγής μειώνεται, με αποτέλεσμα ένας μεγάλος αριθμός σημάτων διαταραχής υψηλής συχνότητας να διέρχονται από το πηνίο επαγωγής και να διαδίδονται προς τα έξω κατά μήκος της γραμμής ισχύος AC ή της γραμμής εξόδου DC. Καθώς αυξάνεται η συχνότητα του σήματος διαταραχής, η χωρητικότητα και το αποτέλεσμα φιλτραρίσματος του πυκνωτή του φίλτρου συνεχίζουν να μειώνονται λόγω της επίδρασης της επαγωγής του ηλεκτροδίου, μέχρι να χάσει εντελώς τη λειτουργία του πυκνωτή και να γίνει επαγωγικό πάνω από τη συχνότητα συντονισμού. Η ακατάλληλη χρήση πυκνωτών φίλτρου και υπερβολικά μεγάλου μήκους καλωδίων είναι επίσης αιτία ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών.
Λόγω της υψηλής πυκνότητας ισχύος και του υψηλού επιπέδου ευφυΐας του τροφοδοτικού μεταγωγής 24 V, εξοπλισμένο με μικροεπεξεργαστή MCU, το σήμα τάσης κυμαίνεται από υψηλή έως σχεδόν kilovolt έως χαμηλή έως αρκετά βολτ. Από ψηφιακά σήματα υψηλής συχνότητας έως αναλογικά σήματα χαμηλής συχνότητας, η κατανομή πεδίου μέσα στο τροφοδοτικό είναι αρκετά περίπλοκη. Η παράλογη καλωδίωση PCB, η παράλογη δομική σχεδίαση, το αδικαιολόγητο φιλτράρισμα εισόδων των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας, η παράλογη καλωδίωση γραμμών ρεύματος εισόδου και εξόδου και ο παράλογος σχεδιασμός της CPU και των κυκλωμάτων ανίχνευσης μπορούν όλα να οδηγήσουν σε ασταθή λειτουργία του συστήματος ή μειωμένη ατρωσία σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία όπως ηλεκτροστατική εκφόρτιση, ηλεκτρική ομάδες γρήγορων παροδικών παλμών, κεραυνοί, υπερτάσεις, αγώγιμες διαταραχές, ακτινοβολούμενες διαταραχές και ακτινοβολούμενα ηλεκτρομαγνητικά πεδία.
