Sähkömagneettisen yhteensopivuuden syyt virtalähteestä
Syyt sähkömagneettiseen yhteensopivuusongelmiin, jotka aiheutuvat korkean jännitteen ja suuren virran kytkentäolosuhteissa toimivasta 24 V:n kytkentävirtalähteestä, ovat varsin monimutkaisia. Koko koneen sähkömagneettisen yhteensopivuuden kannalta on olemassa pääasiassa useita tyyppejä: yhteinen impedanssikytkentä, linja-linjakytkentä, sähkökentän kytkentä, magneettikentän kytkentä ja sähkömagneettinen aaltokytkentä. Sähkömagneettista yhteensopivuutta synnyttävät kolme elementtiä ovat: häiriön lähde, etenemisreitti ja häiriön kohde. Yhteisellä vastuskytkennällä tarkoitetaan pääasiassa häiriölähteen ja häiriökohteen välistä yhteistä impedanssia sähköisesti, jonka kautta häiriösignaali tulee häiriintyneeseen kohteeseen. Linjakytkennällä tarkoitetaan pääasiassa keskinäistä kytkentää johtimien tai piirilevyjohtojen välillä, jotka synnyttävät naarmujännitteen ja naarmuuntumisvirran rinnakkaisjohdotuksen vuoksi.
Sähkökentän kytkentä johtuu pääasiassa potentiaalieroista, mikä johtaa indusoituneiden sähkökenttien kytkeytymiseen häiriintyneeseen kappaleeseen. Magneettikenttäkytkennällä tarkoitetaan pääasiassa suurvirtapulssivoimalinjojen lähellä syntyneiden matalataajuisten magneettikenttien kytkemistä häiriökohteeseen. Sähkömagneettisen kentän kytkeytyminen johtuu pääasiassa sykkivän jännitteen tai virran synnyttämistä suurtaajuisista sähkömagneettisista aalloista, jotka säteilevät ulospäin avaruuden läpi ja kytkevät vastaavan häirityn kappaleen. Itse asiassa kutakin kytkentämenetelmää ei voida erottaa tarkasti toisistaan, vain eri painopisteillä.
24 V hakkuriteholähteessä päävirtakytkin toimii suurtaajuisessa kytkentätilassa korkealla jännitteellä. Kytkentäjännite ja virta ovat lähellä neliöaaltoja. Spektrianalyysistä tiedetään, että neliöaaltosignaali sisältää runsaasti korkealuokkaisia harmonisia, jotka voivat saavuttaa taajuusspektrin, joka on yli 1000 kertaa neliöaaltotaajuus. Samanaikaisesti tehomuuntajan vuodon induktanssin ja hajautetun kapasitanssin sekä päävirtakytkinlaitteen epäideaalisen toimintatilan vuoksi syntyy usein korkeataajuisia ja suurjännitteisiä huippuharmonisia värähtelyjä, kun korkeataajuisia on kytketty päälle tai pois päältä. Tämän harmonisen värähtelyn synnyttämät korkealuokkaiset harmoniset siirtyvät sisäiseen piiriin kytkinputken ja jäähdytyselementin välisen hajautetun kapasitanssin kautta tai säteilevät avaruuteen jäähdytyslevyn ja muuntajan kautta.
Tasasuuntaus- ja jatkuvavirtadiodeissa käytettynä se on myös tärkeä syy korkeataajuisten häiriöiden synnyttämiseen. Korkeataajuisessa kytkentätilassa toimivien tasasuuntaus- ja vapaakäyntidiodien ansiosta diodijohtimien parasiittisen induktanssin ja liitoskapasitanssin sekä käänteisen palautusvirran vaikutuksen ansiosta ne toimivat korkealla jännitteen ja virran muutosnopeuksilla, ja synnyttää korkeataajuisia värähtelyjä. Koska tasasuuntaaja- ja vapaakiertodiodit ovat yleensä lähellä tehon lähtölinjaa, niiden aiheuttamat suurtaajuiset häiriöt siirtyvät todennäköisimmin DC-lähtölinjan kautta.
24 V hakkuriteholähteiden tehokertoimen parantamiseksi käytetään aktiivitehokertoimen korjauspiirejä. Samanaikaisesti piirin tehokkuuden ja luotettavuuden parantamiseksi ja teholaitteiden sähköisen rasituksen vähentämiseksi on otettu käyttöön suuri määrä pehmeitä kytkentätekniikoita. Niistä nollajännite-, nollavirta- tai nollavirtakytkentätekniikka on laajimmin käytetty. Tämä tekniikka vähentää suuresti kytkinlaitteiden synnyttämiä sähkömagneettisia häiriöitä. Pehmeäkytkentäiset häviöttömät absorptiopiirit käyttävät kuitenkin enimmäkseen L:tä ja C:tä energian siirtoon, hyödyntäen diodien yksisuuntaista johtavuutta yksisuuntaisen energian muuntamisen saavuttamiseksi. Siksi tämän resonanssipiirin diodeista tulee sähkömagneettisten häiriöiden päälähde.
24 V:n hakkuriteholähteissä energiaa varastoivia induktoreja ja kondensaattoreita käytetään yleensä muodostamaan L- ja C-suodatuspiirejä differentiaali- ja yhteismoodihäiriösignaalien suodattamiseksi ja AC-neliöaaltosignaalien muuntamiseksi tasaisiksi tasavirtasignaaleiksi. Induktanssikäämin hajautetun kapasitanssin ansiosta induktanssikäämin omaresonanssitaajuus pienenee, mikä johtaa siihen, että suuri määrä korkeataajuisia häiriösignaaleja kulkee induktanssikelan läpi ja etenee ulospäin AC-voimalinjaa tai tasavirtalähtölinjaa pitkin. Häiriösignaalin taajuuden kasvaessa suodinkondensaattorin kapasitanssi ja suodatusvaikutus pienenevät edelleen johtimen induktanssin vaikutuksesta, kunnes se menettää kokonaan kondensaattorin toiminnan ja muuttuu induktiiviseksi resonanssitaajuuden yläpuolella. Suodatinkondensaattorien virheellinen käyttö ja liian pitkät johdot aiheuttavat myös sähkömagneettisia häiriöitä.
MCU-mikroprosessorilla varustetun 24 V:n kytkentävirtalähteen suuren tehotiheyden ja korkean älykkyyden ansiosta jännitesignaali vaihtelee korkeasta lähes kilovoltista matalaan useisiin voltteihin; Korkeataajuisista digitaalisista signaaleista matalataajuisiin analogisiin signaaleihin, kentän jakautuminen virtalähteen sisällä on melko monimutkainen. Kohtuuton PCB-johdotus, kohtuuton rakennesuunnittelu, sähkölinjojen kohtuuton tulosuodatus, kohtuuton tulo- ja lähtövirtajohtojen johdotus sekä CPU- ja tunnistuspiirien kohtuuton suunnittelu voivat kaikki johtaa järjestelmän epävakaaseen toimintaan tai heikentyneeseen sietokykyyn sähkömagneettisia kenttiä, kuten sähköstaattista purkausta, sähköä vastaan. nopeat ohimenevät pulssiryhmät, salamaniskut, ylijännitepiikit, johtuneet häiriöt, säteilevät häiriöt ja säteilevät sähkömagneettiset kentät.
