Sähkömagneettisten häiriölähteiden analyysi suurtaajuisissa hakkurivirtalähteissä
Jos itse suurtaajuisessa hakkuriteholähteessä olevaa sähkömagneettista häiriötä (EMI) ei käsitellä oikein, sähköverkkoon ei ole vain helppo saastua, mikä vaikuttaa suoraan muiden sähkölaitteiden normaaliin toimintaan, vaan myös helppo muodostavat sähkömagneettista saastetta sisääntulevaan tilaan, mikä johtaa korkeataajuisen kytkentävirtalähteen sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) ongelmaan. Tämä artikkeli keskittyy standardin ylittävien sähkömagneettisten häiriöiden analysointiin 1200 W (24V/50A) suurtaajuisessa kytkentävirtalähdemoduulissa, jota käytetään rautatiesignaalien virtalähdenäytöissä, ja ehdotetaan parannustoimenpiteitä.
Suurtaajuisten hakkuriteholähteiden synnyttämät sähkömagneettiset häiriöt voidaan jakaa kahteen luokkaan: johtuviin häiriöihin ja säteilyhäiriöihin. Johtuvat häiriöt leviävät vaihtovirtalähteiden kautta, joiden taajuudet ovat alle 30 MHz; Säteilyhäiriö leviää avaruudessa taajuuksilla 30-1000 MHz.
Tasasuuntaajan tasasuuntauksen aikana syntyneet korkealuokkaiset harmoniset synnyttävät johto- ja säteilyhäiriöitä pitkin voimalinjaa.
Kytkentätehotransistorit toimivat korkeataajuisissa johto- ja katkaisutiloissa. Kytkentähäviöiden pienentämiseksi, tehotiheyden ja kokonaishyötysuhteen parantamiseksi kytkintransistorin avautumis- ja sulkeutumisnopeus nopeutuu jatkuvasti, yleensä muutamassa mikrosekunnissa. Kytkintransistori avautuu ja sulkeutuu tällä nopeudella muodostaen aaltojännitteen ja -virran, jotka synnyttävät suurtaajuisia ja korkeajännitteisiä huippuharmonisia ja sähkömagneettisia häiriöitä avaruus- ja vaihtovirtatulolinjoihin.
Samaan aikaan kun suurtaajuusmuuntaja T1 suorittaa tehonmuunnoksen, se tuottaa vuorottelevia sähkömagneettisia kenttiä, jotka säteilevät sähkömagneettisia aaltoja avaruuteen muodostaen säteilyhäiriöitä. Muuntajan hajautettu induktanssi ja kapasitanssi synnyttävät värähtelyjä, jotka kytketään AC-tulopiiriin muuntajan ensiöportaiden välillä hajautetun kapasitanssin kautta muodostaen johtavia häiriöitä.
Kun lähtöjännite on suhteellisen alhainen, lähtötasasuuntaajadiodi toimii suurtaajuisessa kytkentätilassa ja on myös sähkömagneettisten häiriöiden lähde.
Diodin johtimen loisinduktanssin ja liitoskapasitanssin sekä käänteisen palautusvirran vaikutuksen ansiosta se toimii suurilla jännitteen ja virran muutosnopeuksilla. Mitä pidempi diodin käänteinen palautumisaika on, sitä suurempi on huippuvirran vaikutus ja sitä voimakkaampi häiriösignaali, mikä johtaa suurtaajuiseen vaimennusvärähtelyyn, joka on differentiaalimuotoinen johtumishäiriö.
Kaikki generoidut sähkömagneettiset signaalit välitetään ulkoisiin virtalähteisiin metallijohtojen, kuten voimalinjojen, signaalilinjojen ja maadoitusjohtojen kautta, muodostaen johtavia häiriöitä. Säteilyhäiriöt aiheutuvat johtojen ja laitteiden kautta säteilevistä häiriösignaaleista tai antenneina toimivista yhteenliittävistä johtimista.
