Anahtarlamalı Güç Kaynaklarının Elektromanyetik Uyumluluğu
Yüksek gerilim ve yüksek akım anahtarlama koşulları altında çalışan güç kaynaklarının anahtarlanması nedeniyle ortaya çıkan elektromanyetik uyumluluk sorunlarının nedenleri oldukça karmaşıktır. Tüm makinenin elektromanyetik özellikleri açısından temel olarak birkaç tür vardır: ortak empedans kuplajı, hattan hatta kuplaj, elektrik alan kuplajı, manyetik alan kuplajı ve elektromanyetik dalga kuplajı. Ortak empedans bağlantısı temel olarak, bozulma kaynağı ile bozulan nesne arasındaki elektriksel olarak, bozulma sinyalinin bozulan nesneye girdiği ortak empedansı ifade eder. Hattan hatta bağlantı, temel olarak paralel kablolama nedeniyle gerilim ve akımı bozan kablolar veya PCB kabloları arasındaki karşılıklı bağlantıyı ifade eder. Elektrik alan kuplajı temel olarak, bozulan cisim üzerinde indüklenen elektrik alan kuplajını oluşturan potansiyel farkın varlığından kaynaklanmaktadır. Manyetik alan kuplajı temel olarak yüksek akım darbeli güç hatlarının yakınında üretilen düşük frekanslı manyetik alanların rahatsız edici nesnelere kuplajını ifade eder. Elektromanyetik alan eşleşmesi temel olarak, uzayda dışarı doğru yayılan titreşimli voltaj veya akım tarafından oluşturulan yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalardan kaynaklanır ve bu da karşılık gelen bozulmuş cisimle eşleşmeye neden olur. Aslına bakılırsa, her bir birleştirme yöntemi kesin bir şekilde ayırt edilemez, yalnızca farklı odak noktaları vardır.
Anahtarlamalı bir güç kaynağında, ana güç anahtarı yüksek voltajda yüksek frekanslı anahtarlama modunda çalışır ve anahtarlama voltajı ve akımı kare dalgalara yakındır. Spektrum analizinden kare dalga sinyallerinin zengin yüksek dereceli harmonikler içerdiği bilinmektedir. Bu yüksek dereceli harmoniğin spektrumu, kare dalga frekansının 1000 katına ulaşabilir. Aynı zamanda, güç transformatörünün kaçak endüktansı ve dağıtılmış kapasitansının yanı sıra ana güç anahtarı cihazının ideal olmayan çalışma durumu nedeniyle, açıldığında veya açıldığında genellikle yüksek frekanslı ve yüksek voltajlı tepe harmonik salınımlar üretilir. yüksek frekanslarda kapalı. Bu harmonik salınım tarafından üretilen yüksek dereceli harmonikler, anahtar tüpü ile ısı emici arasındaki dağıtılmış kapasitans aracılığıyla iç devreye iletilir veya ısı emici ve transformatör aracılığıyla uzaya yayılır. Düzeltme ve devam ettirme amacıyla kullanılan anahtarlama diyotları da yüksek frekans bozukluklarının önemli bir nedenidir. Doğrultucunun ve serbest dönen diyotların yüksek frekanslı anahtarlama durumu nedeniyle, diyot uçlarında parazitik endüktans ve bağlantı kapasitansının varlığı ve ayrıca ters toparlanma akımının etkisi, bunların yüksek voltaj ve akım değişim oranlarında çalışmasını sağlar ve yüksek frekanslı salınımlar üretir. Doğrultucu ve serbest diyotlar genellikle güç çıkış hattına yakındır ve bunların oluşturduğu yüksek frekanslı bozulmalar büyük olasılıkla DC çıkış hattı üzerinden iletilir. Güç faktörünü iyileştirmek için anahtarlamalı güç kaynakları aktif güç faktörü düzeltme devrelerini kullanır. Aynı zamanda devrenin verimliliğini ve güvenilirliğini artırmak ve güç cihazlarının elektriksel stresini azaltmak amacıyla çok sayıda yumuşak anahtarlama teknolojisi benimsenmiştir. Bunlar arasında sıfır gerilim, sıfır akım veya sıfır gerilim/sıfır akım anahtarlama teknolojisi en yaygın kullanılanıdır. Bu teknoloji, anahtarlama cihazlarının oluşturduğu elektromanyetik paraziti büyük ölçüde azaltır. Bununla birlikte, çoğu yumuşak anahtarlı kayıpsız absorpsiyon devresi, tek yönlü enerji dönüşümü elde etmek için diyotların tek yönlü iletkenliğinden yararlanarak enerji aktarımı için L ve C'yi kullanır. Bu nedenle, bu rezonans devresindeki diyotlar, elektromanyetik bozulmanın önemli bir kaynağı haline gelir.
Anahtarlamalı güç kaynakları, diferansiyel ve ortak mod bozulma sinyallerinin filtrelenmesini sağlayan L ve C filtreleme devreleri oluşturmak için genellikle enerji depolama indüktörleri ve kapasitörleri kullanır. Endüktans bobininin dağıtılmış kapasitansı nedeniyle, endüktans bobininin kendi rezonans frekansı azalır, bu da çok sayıda yüksek frekanslı bozulma sinyalinin endüktans bobininden geçmesine ve AC güç hattı veya DC çıkış hattı boyunca dışarıya doğru yayılmasına neden olur. Filtre kapasitöründe bozulma sinyalinin frekansı arttıkça kurşun endüktansının etkisi, kapasitans ve filtreleme etkisinde sürekli bir azalmaya ve hatta kapasitör parametrelerinde değişikliklere neden olur, bu da elektromanyetik girişime neden olur.
