Причини електромагнітної сумісності, викликані джерелом живлення
Причини проблем з електромагнітною сумісністю, викликаних імпульсним блоком живлення 24 В, який працює в умовах високої напруги та сильного струму, досить складні. З точки зору електромагнітної сумісності всієї машини, в основному існує кілька типів: зв’язок із загальним імпедансом, зв’язок між лініями, зв’язок електричного поля, зв’язок магнітного поля та зв’язок електромагнітних хвиль. Три елементи, які створюють електромагнітну сумісність, це: джерело завад, шлях розповсюдження та предмет завад. Зв’язок загального опору в основному відноситься до загального опору між джерелом завад і об’єктом збурень електрично, через який сигнал завад надходить до об’єкта завад. З’єднання між лініями в основному стосується взаємного з’єднання між дротами або проводами друкованої плати, які генерують напругу подряпин і струм подряпин через паралельне з’єднання.
Зв'язок електричного поля в основному зумовлений наявністю різниці потенціалів, що призводить до зв'язку індукованих електричних полів зі збуреним тілом. Зв'язок магнітного поля в основному відноситься до зв'язку низькочастотних магнітних полів, що генеруються поблизу ліній електропередачі імпульсу сильного струму, з об'єктом завад. Зв’язок електромагнітного поля в основному спричинений високочастотними електромагнітними хвилями, створеними пульсуючою напругою або струмом, які випромінюють назовні через простір і з’єднують відповідне збурене тіло. Фактично, кожен метод з’єднання не можна чітко розмежувати, лише з різними фокусами.
У імпульсному джерелі живлення 24 В головний вимикач живлення працює в режимі високочастотного перемикання при високій напрузі. Напруга і струм перемикання близькі до прямокутних. З аналізу спектру відомо, що прямокутний сигнал містить багаті гармоніки високого порядку, які можуть досягати частотного спектру, що в 1000 разів перевищує частоту прямокутної форми. У той же час, через індуктивність витоку та розподілену ємність силового трансформатора, а також неідеальний робочий стан головного вимикача живлення, високочастотні та високовольтні пікові гармонічні коливання часто генеруються, коли висока частота увімкнено або вимкнено. Гармоніки високого порядку, створені цими гармонічними коливаннями, передаються у внутрішній контур через розподілену ємність між перемикаючою трубкою та радіатором або випромінюються в простір через радіатор і трансформатор.
Використовується для діодів випрямлення та безперервного струму, це також є важливою причиною генерації високочастотних збурень. Завдяки роботі випрямляча і діодів вільного ходу в режимі високочастотної комутації наявність паразитної індуктивності і ємності переходу в висновках діодів, а також вплив зворотного струму відновлення змушують їх працювати з високими швидкостями зміни напруги і струму, а також генерувати високочастотні коливання. У зв’язку з тим, що випрямлячі та діоди вільного ходу зазвичай розташовані близько до вихідної лінії живлення, створювані ними високочастотні перешкоди, швидше за все, будуть передаватися через вихідну лінію постійного струму.
Для підвищення коефіцієнта потужності імпульсних джерел живлення 24 В використовуються схеми активної корекції коефіцієнта потужності. У той же час, щоб підвищити ефективність і надійність схеми і зменшити електричне навантаження силових пристроїв, було прийнято велику кількість технологій м'якого перемикання. Серед них найбільш широко використовується технологія перемикання нульової напруги, нульового струму або нульового струму. Ця технологія значно зменшує електромагнітні перешкоди, створювані комутаційними пристроями. Проте схеми поглинання без втрат з м’яким перемиканням здебільшого використовують L і C для передачі енергії, використовуючи односпрямовану провідність діодів для досягнення односпрямованого перетворення енергії. Тому діоди в цьому резонансному контурі стають основним джерелом електромагнітних завад.
У імпульсних джерелах живлення 24 В котушки індуктивності та конденсатори накопичувачів енергії зазвичай використовуються для формування ланцюгів фільтрації L і C для фільтрації диференціальних і синфазних сигналів завад, а також для перетворення прямокутних сигналів змінного струму в плавні сигнали постійного струму. Завдяки розподіленій ємності котушки індуктивності власна резонансна частота котушки індуктивності зменшується, що призводить до того, що велика кількість високочастотних сигналів перешкод проходить через котушку індуктивності та поширюється назовні вздовж лінії живлення змінного струму або вихідної лінії постійного струму. Зі збільшенням частоти сигналу збурення ємність і ефект фільтрації конденсатора фільтра продовжують зменшуватися через вплив індуктивності свинцю, поки він повністю не втратить функцію конденсатора і не стане індуктивним вище резонансної частоти. Неправильне використання фільтруючих конденсаторів і надто довгих проводів також є причиною електромагнітних перешкод.
Завдяки високій щільності потужності та високому рівню інтелекту імпульсного джерела живлення 24 В, оснащеного мікропроцесором MCU, сигнал напруги коливається від високого до майже кіловольт до низького до кількох вольт; Від високочастотних цифрових сигналів до низькочастотних аналогових сигналів розподіл поля всередині джерела живлення досить складний. Нераціональне підключення друкованої плати, необґрунтована структурна конструкція, необґрунтована вхідна фільтрація ліній електропередачі, необґрунтована вхідна та вихідна проводка електромережі, а також необґрунтована конструкція центрального процесора та схем виявлення – все це може призвести до нестабільної роботи системи або зниження стійкості до електромагнітних полів, таких як електростатичний розряд, електричні групи швидких перехідних імпульсів, удари блискавки, сплески напруги, кондуктивні збурення, випромінювані збурення та випромінювані електромагнітні поля.
