Elektromagnētisko traucējumu avotu analīze augstfrekvences komutācijas barošanas avotos
Ja elektromagnētisko traucējumu (EMI) problēma, kas pastāv pašā augstfrekvences komutācijas barošanas avotā, netiek pareizi risināta, ir ne tikai viegli radīt piesārņojumu elektrotīklā, tieši ietekmējot citu elektroiekārtu normālu darbību, bet arī viegli veido elektromagnētisko piesārņojumu ienākošajā telpā, kā rezultātā rodas augstfrekvences komutācijas barošanas avota elektromagnētiskās saderības (EMC) problēma. Šajā rakstā galvenā uzmanība tiek pievērsta elektromagnētisko traucējumu analīzei, kas pārsniedz standartu 1200 W (24 V/50 A) augstfrekvences komutācijas barošanas avota modulī, ko izmanto dzelzceļa signālu barošanas avota ekrānos, un piedāvā uzlabojumus.
Augstfrekvences komutācijas barošanas avotu radītos elektromagnētiskos traucējumus var iedalīt divās kategorijās: vadītie traucējumi un izstarotie traucējumi. Vadītie traucējumi izplatās caur maiņstrāvas avotiem, kuru frekvences ir zemākas par 30 MHz; Radiācijas traucējumi izplatās telpā ar frekvencēm no 30 līdz 1000 MHz.
Augstas pakāpes harmonikas, kas rodas taisngrieža iztaisnošanas procesā, radīs vadītspējas un starojuma traucējumus elektropārvades līnijā.
Pārslēgšanas jaudas tranzistori darbojas augstfrekvences vadīšanas un izslēgšanas stāvokļos. Lai samazinātu pārslēgšanas zudumus, uzlabotu jaudas blīvumu un kopējo efektivitāti, slēdža tranzistora atvēršanās un aizvēršanās ātrums kļūst arvien ātrāks, parasti dažās mikrosekundēs. Slēdža tranzistors atveras un aizveras ar šo ātrumu, veidojot pārsprieguma spriegumu un pārsprieguma strāvu, kas radīs augstfrekvences un augstsprieguma maksimālās harmonikas un elektromagnētiskos traucējumus kosmosa un maiņstrāvas ievades līnijās.
Tajā pašā laikā, kad augstfrekvences transformators T1 veic jaudas pārveidošanu, tas ģenerē mainīgus elektromagnētiskos laukus, izstaro elektromagnētiskos viļņus kosmosā, veidojot starojuma traucējumus. Transformatora sadalītā induktivitāte un kapacitāte rada svārstības, kuras caur sadalīto kapacitāti starp transformatora primārajiem posmiem tiek savienotas ar maiņstrāvas ievades ķēdi, veidojot vadošus traucējumus.
Ja izejas spriegums ir salīdzinoši zems, izejas taisngrieža diode darbojas augstfrekvences pārslēgšanas stāvoklī un ir arī elektromagnētisko traucējumu avots.
Pateicoties diodes vada parazitārajai induktivitātei un savienojuma kapacitātei, kā arī reversās atkopšanas strāvas ietekmei, tā darbojas ar augstu sprieguma un strāvas maiņas ātrumu. Jo ilgāks ir diodes reversās atkopšanas laiks, jo lielāka ir maksimālās strāvas ietekme un spēcīgāks ir traucējumu signāls, kā rezultātā rodas augstfrekvences vājināšanās svārstības, kas ir diferenciālā režīma vadītspējas traucējumi.
Visi ģenerētie elektromagnētiskie signāli tiek pārraidīti uz ārējiem barošanas avotiem, izmantojot metāla vadus, piemēram, elektropārvades līnijas, signālu līnijas un zemējuma vadus, veidojot vadošus traucējumus. Izstarotos traucējumus izraisa traucējumu signāli, kas izstaro pa vadiem un ierīcēm vai savstarpēji savienojošie vadi, kas darbojas kā antenas.
