Güç kaynaklarını değiştirmenin elektromanyetik uyumluluğuna giriş
Yüksek voltaj ve yüksek akım anahtarlama durumlarında çalışan güç kaynaklarının anahtarlanmasının neden olduğu elektromanyetik uyumluluk sorunlarının nedenleri oldukça karmaşıktır. Tüm makinenin elektromanyetik özellikleri açısından, esas olarak birkaç tip vardır: yaygın empedans kuplajı, hattan hat bağlantısı, elektrik alan birleştirme, manyetik alan birleştirme ve elektromanyetik dalga bağlantısı. Ortak empedans kuplajı esas olarak rahatsızlık kaynağı ile rahatsızlık sinyalinin rahatsızlık nesnesine girdiği elektrik alanındaki rahatsızlık nesnesi arasındaki ortak empedansı ifade eder. Hatlar arası birleştirme, esas olarak paralel kablolama nedeniyle parazit voltajı ve akım üreten kablolar veya PCB çizgileri arasındaki karşılıklı bağlantıyı ifade eder. Elektrik alanı birleştirmesi, temel olarak rahatsız edici gövdede indüklenmiş elektrik alan bağlantısı üreten potansiyel farkın varlığından kaynaklanmaktadır. Manyetik alan birleştirmesi, esas olarak yüksek akım darbe enerji hatlarının yakınında üretilen düşük frekanslı manyetik alanların rahatsız nesnelere bağlanmasını ifade eder. Elektromanyetik alan kuplajı esas olarak, titreşen voltaj veya boşlukta uzayda yayılan akımla üretilen yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalardan kaynaklanır ve bu da karşılık gelen rahatsız edici gövde ile birleşir. Aslında, her bir bağlantı yöntemi kesinlikle ayırt edilemez, sadece vurgu farklıdır.
Bir anahtarlama güç kaynağında, ana güç anahtarlama transistörü, yüksek voltajlarda yüksek frekanslı bir anahtarlama modunda çalışır ve anahtarlama voltajı ve akımı kare dalgalara yakındır. Spektral analizden, kare dalga sinyalinin zengin yüksek dereceli harmonikler içerdiği bilinmektedir. Bu yüksek dereceli harmonik spektrumu, bir kare dalganın frekansının 1000 katına ulaşabilir. Aynı zamanda, sızıntı endüktansı ve güç transformatörlerinin dağıtılmış kapasitansı ile ana güç anahtarlama cihazlarının ideal olmayan çalışma durumu nedeniyle, yüksek frekans ve yüksek voltaj tepe harmonik salınımları, yüksek frekanslarda açıldığında veya kapatıldığında genellikle üretilir. Harmonik salınım tarafından üretilen yüksek dereceli harmonikler, anahtarlama tüpü ile ısı emici arasındaki dağıtılmış kapasitans yoluyla iç devreye iletilir veya ısı batması ve transformatör yoluyla uzaya yayılır. Düzeltme ve serbestlik için kullanılan anahtarlama diyotları da yüksek frekanslı rahatsızlıkların önemli bir nedenidir. Yüksek frekanslı anahtarlama durumunda doğrultucu ve serbest dönen diyotların çalışması nedeniyle, diyot kurşunlarının parazitik endüktans ve kavşak kapasitansı ve ters geri kazanım akımının etkisi, yüksek voltaj ve akım değişim oranlarında çalışmasına ve yüksek frekanslı salınımlar üretmelerine neden olur. Doğrulukçılar ve serbest dönen diyotlar genellikle güç çıkış hattına yakındır ve ürettikleri yüksek frekans bozukluklarının DC çıkış hattı üzerinden iletilmesi muhtemeldir. Güç kaynaklarının anahtarlama, güç faktörünü geliştirmek için aktif güç faktörü düzeltme devreleri kullanır. Bu arada, devrenin verimliliğini ve güvenilirliğini artırmak ve güç cihazları üzerindeki elektrik stresini azaltmak için çok sayıda yumuşak anahtarlama teknolojisi benimsenmiştir. Bunlar arasında, sıfır voltaj, sıfır akım veya sıfır voltaj/sıfır akım anahtarlama teknolojisi en yaygın olarak kullanılan. Bu teknoloji, anahtarlama cihazları tarafından üretilen elektromanyetik paraziti büyük ölçüde azaltır. Bununla birlikte, çoğu yumuşak anahtar kayıpsız absorpsiyon devreleri enerji transferi için L ve C kullanır ve tek yönlü enerji dönüşümü elde etmek için diyotların tek yönlü iletkenliğini kullanır. Bu nedenle, bu rezonant devredeki diyotlar, elektromanyetik parazitin önemli bir kaynağı haline gelir.
Anahtarlama Güç kaynakları genellikle diferansiyel ve ortak mod parazit sinyallerini filtrelemek için L ve C filtreleme devrelerini oluşturmak için enerji depolama indüktörleri ve kapasitörler kullanır. İndüktör bobininin dağıtılmış kapasitansı nedeniyle, indüktör bobininin kendini rezonans frekansı azalır, bu da indüktör bobininden geçen ve AC güç hattı veya DC çıkış hattı boyunca dışa doğru yayılmaya neden olur. Girişim sinyalinin sıklığı arttıkça, kurşun endüktansının filtreleme kapasitör üzerindeki etkisi, kapasitans ve filtreleme etkisinde sürekli bir azalmaya ve hatta aynı zamanda elektromanyetik girişimin bir nedeni olan kapasitör parametrelerindeki değişikliklere yol açar.
