การสร้างและการปราบปรามการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า EMC เป็นตัวย่อของความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าในภาษาอังกฤษ ประกอบด้วยสองความหมาย ประการแรกรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากอุปกรณ์ในการทำงานจะต้องถูกจำกัดไว้ในระดับหนึ่ง ประการที่สอง ตัวอุปกรณ์จะต้องมีความสามารถในการป้องกันการรบกวน จะต้องมีองค์ประกอบสามประการ: แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน ช่องสัญญาณเชื่อมต่อ และวัตถุที่ละเอียดอ่อน การปราบปรามการรบกวนโดยการสลับแหล่งจ่ายไฟสำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์มีความสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้แน่ใจว่าระบบอิเล็กทรอนิกส์ทำงานได้ตามปกติและมีเสถียรภาพ ด้วยการวิเคราะห์แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนและช่องสัญญาณเชื่อมต่อในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง บทความนี้จึงนำเสนอมาตรการที่มีประสิทธิภาพในการปราบปรามสัญญาณรบกวน ได้มีการหยิบยกวิธีการออกแบบและการผลิตหม้อแปลงจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนและช่องสัญญาณเชื่อมต่อในการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะแก้ไขความถี่พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นความถี่สูงผ่านการควบคุมของท่อสวิตชิ่ง จากนั้นจึงส่งออกผ่านวงจรตัวกรองการแก้ไขเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เสถียร ดังนั้นจึงประกอบด้วย การรบกวนฮาร์มอนิกจำนวนมาก ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการเหนี่ยวนำการรั่วไหลของหม้อแปลงและจุดสูงสุดที่เกิดจากกระแสการกู้คืนแบบย้อนกลับของไดโอดเอาท์พุต การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในระดับที่ต่างกันจะถูกสร้างขึ้น การรบกวนในการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งส่วนใหญ่จะเน้นที่ส่วนประกอบที่มีการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าและกระแสสูง (นั่นคือ dv/dt หรือ di/dt ขนาดใหญ่) โดยเฉพาะท่อสวิตชิ่ง ไดโอดเอาท์พุต และหม้อแปลงความถี่สูง ในเวลาเดียวกันความจุจรจัดจะนำสัญญาณรบกวนของโครงข่ายไฟฟ้าไปยังแหล่งจ่ายไฟของระบบอิเล็กทรอนิกส์และรบกวนการทำงานของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ที่นี่ เราจะมาวิเคราะห์สาเหตุของการรบกวนหลายประเภทและเส้นทางการเชื่อมต่อกัน
การรบกวนการกรองที่เกิดจากวงจรกรองวงจรเรียงกระแสเอาต์พุตโดยทั่วไปจะใช้วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์และวงจรตัวกรองตัวเก็บประจุที่ปลายเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง เนื่องจากความไม่เชิงเส้นของไดโอดเรียงกระแสและฟังก์ชันการเก็บพลังงานของตัวเก็บประจุตัวกรอง กระแสเอาต์พุตจึงกลายเป็นกระแสสูงสุดเป็นคาบในช่วงเวลาสั้นและค่าจุดสูงสุดสูง กระแสอินพุทที่บิดเบี้ยวนี้ นอกจากคลื่นพื้นฐานแล้ว ยังมีส่วนประกอบฮาร์มอนิกที่สูงกว่าอีกด้วย
สัญญาณรบกวนที่เกิดจากวงจรสวิตชิ่ง
แกนกลางของวงจรสวิตชิ่งยังเป็นหนึ่งในแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนหลัก ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยท่อสวิตชิ่งและหม้อแปลงความถี่สูง dv/dt ที่สร้างโดยท่อสวิตช์จะมีพัลส์ขนาดใหญ่ ย่านความถี่กว้าง และฮาร์โมนิคที่สมบูรณ์ สาเหตุหลักของการรบกวนของพัลส์นี้คือ:
(1) ในขณะที่เปิดสวิตช์หลอด ขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงจะสร้างกระแสพุ่งเข้าอย่างมาก และแรงดันไฟกระชากสูงสุดจะปรากฏขึ้นที่ปลายทั้งสองด้านของขดลวดปฐมภูมิ ในขณะที่ปิดสวิตช์ พลังงานส่วนหนึ่งจะไม่ถูกส่งจากขดลวดปฐมภูมิไปยังขดลวดทุติยภูมิเนื่องจากฟลักซ์การรั่วไหลของขดลวดปฐมภูมิ และพลังงานส่วนหนึ่งที่เก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำการรั่วไหลจะก่อให้เกิดการสั่นของการลดทอน โดยมีพีคที่มีความจุระหว่างอิเล็กโทรดและความต้านทานของท่อสวิตซ์เอง และจะถูกวางทับบนแรงดันไฟปิดของท่อสวิตซ์เพื่อสร้างแรงดันไฟพีคปิด สัญญาณรบกวนนี้จะถูกส่งไปที่ขั้วอินพุตและเอาต์พุต ทำให้เกิดการรบกวน
(2) เมื่อเอาต์พุตไดโอดเปิดในทิศทางไปข้างหน้า ประจุในจุดเชื่อมต่อ PN จะถูกสะสม และเมื่อใช้ไดโอดกับแรงดันย้อนกลับ ประจุที่สะสมจะหายไปและจะสร้างกระแสย้อนกลับ เนื่องจากความถี่ของ V ในวงจรเรียงกระแสทุติยภูมิเมื่อทำการสวิตชิ่งนั้นสูงมาก กล่าวคือ เวลาจากเปิดถึงปิดนั้นสั้นมาก และกระแสไฟกระชากกลับจะเกิดขึ้นหากประจุที่เก็บไว้หายไปในระยะเวลาอันสั้น เนื่องจากการมีอยู่ของความจุแบบกระจายและการเหนี่ยวนำแบบกระจายในเอาต์พุต DC การรบกวนที่เกิดจากไฟกระชากจะกลายเป็นการลดทอนความถี่สูงและการลดการสั่น
(3) วงจรกระแสสลับความถี่สูงที่ประกอบด้วยขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงความถี่สูง ท่อสวิตชิ่ง และตัวเก็บประจุตัวกรองอาจสร้างรังสีในอวกาศขนาดใหญ่และก่อให้เกิดการรบกวนของรังสี
ช่องสัญญาณรบกวน
เนื่องจากความจุหลงทางระหว่างขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า การรบกวนในโหมดทั่วไปที่เกิดจากวงจรสวิตชิ่งจะแพร่กระจายผ่านหม้อแปลงไฟฟ้าในด้านหลักและรอง เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว เส้นทางการรบกวนของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลนั้นเรียบง่ายและง่ายต่อการจัดการ บทความนี้จะแนะนำการสร้างและการปราบปรามการรบกวนในโหมดทั่วไปเป็นหลัก
