วิธีแก้ฮาร์โมนิคของสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลาย
ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งมีลักษณะมีขนาดเล็กและมีประสิทธิภาพสูง อย่างไรก็ตาม สวิตช์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งยังสร้างฮาร์โมนิคซึ่งจะส่งผลกระทบต่อคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟและความเสถียรของโครงข่ายไฟฟ้าในระดับหนึ่ง และยังอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อวงจรและอุปกรณ์อีกด้วย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแก้ปัญหาฮาร์มอนิกของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
สาเหตุของฮาร์โมนิคในการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
คลื่นฮาร์มอนิกหมายถึงรูปคลื่นไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มีความถี่สูงกว่าคลื่นพื้นฐาน และแหล่งกำเนิดของมันโดยทั่วไปมาจากปัจจัยต่างๆ เช่น โหลดแบบไม่เชิงเส้น แรงดันไฟฟ้าที่ไม่ใช่ไซนูซอยด์ และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า หลักการทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งกำหนดว่าสามารถสร้างฮาร์โมนิคได้ง่าย
1. ผลการลัดวงจรของวงจรกรองตัวเก็บประจุ
ในการสลับแหล่งจ่ายไฟ วงจรกรองตัวเก็บประจุจะลดแรงดันไฟฟ้าที่พัลซิ่งที่เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟเป็นหลัก แต่ที่ความถี่สูง ตัวเก็บประจุก็เป็นไฟฟ้าลัดวงจรเช่นกัน อย่างไรก็ตาม การลัดวงจรจะทำให้กระแสฮาร์มอนิกไหลเข้าสู่แหล่งจ่ายไฟ ทำให้เกิดการสั่นในตัวนำ และทำให้เกิดเสียงรบกวนและผลกระทบจากความร้อน
2. ผลเรโซแนนซ์ของวงจรกรองตัวเหนี่ยวนำ
ในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง วงจรกรองตัวเหนี่ยวนำส่วนใหญ่จะใช้เพื่อป้องกันการเต้นของความถี่สูงของเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ เมื่อกระแสโหลดต่ำมาก ตัวเหนี่ยวนำจะอยู่ในสถานะเรโซแนนซ์ ซึ่งจะผลิตกระแสฮาร์มอนิกความถี่สูง กระแสฮาร์มอนิกความถี่สูงที่สร้างขึ้นจะสะท้อนในตัวเก็บประจุของแหล่งจ่ายไฟและตัวเหนี่ยวนำของสาย และทำให้เกิดการสั่นความถี่สูงเมื่อกระแสไหล
3. อิทธิพลของเรโซแนนซ์ของวงจรป้อนกลับตัวเหนี่ยวนำ
วงจรป้อนกลับแบบเรโซแนนซ์เป็นลักษณะการทำงานที่สำคัญของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ตัวควบคุมป้อนกลับใช้เพื่อตรวจสอบโหลดและแหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง เพื่อปรับเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟให้ทันเวลา และปรับปรุงประสิทธิภาพของวงจรทั้งหมด อย่างไรก็ตาม วงจรป้อนกลับแบบเหนี่ยวนำจะลดแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟผ่านวงจรเรโซแนนซ์ ซึ่งจะเพิ่มการสร้างกระแสฮาร์มอนิก
4. อิทธิพลของความถี่ในการทำงาน
ยิ่งความถี่ในการทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งสูงเท่าไร ฮาร์โมนิคก็จะยิ่งสูงขึ้นและกระแสฮาร์มอนิกก็จะยิ่งสมบูรณ์มากขึ้นเท่านั้น กระแสไฟฟ้าความถี่สูงจะสร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่บนขดลวด ซึ่งจะนำไปสู่ปรากฏการณ์ที่เครื่องใช้ไฟฟ้าและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเต็มไปด้วยปฏิสัมพันธ์ในอากาศ
อันตรายจากฮาร์โมนิคของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
ฮาร์มอนิกของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะทำอันตรายต่ออุปกรณ์และระบบ และอันตรายเฉพาะมีดังนี้:
1. เป็นอันตรายต่อตัวจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเอง
ฮาร์มอนิกที่สร้างขึ้นจากแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่ความถี่สูงจะเพิ่มการใช้ความร้อนภายในของท่อสวิตชิ่ง และเพิ่มความเสี่ยงต่อความเสียหาย
2. เป็นอันตรายต่อภาระ
ฮาร์โมนิกเอาท์พุตของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะส่งผลต่อโหลด ซึ่งทำให้ส่วนประกอบในวงจรเสียหายได้ง่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องมือที่มีความแม่นยำและอุปกรณ์ทางการแพทย์
3. เป็นอันตรายต่อโครงข่ายไฟฟ้า
หลังจากที่แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งส่งออกฮาร์โมนิคแล้ว มันจะแพร่กระจายผ่านโครงข่ายไฟฟ้าและเพิ่มกระแสฮาร์มอนิกของโครงข่ายไฟฟ้า ซึ่งจะนำไปสู่ปัญหาต่างๆ เช่น การโอเวอร์โหลดของโครงข่ายไฟฟ้า อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของสายเคเบิล ความเสียหายของแกนหม้อแปลงไฟฟ้า และ เป็นต้นจึงส่งผลต่อความมั่นคง
โซลูชั่นฮาร์โมนิคของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
เพื่อที่จะแก้ปัญหาฮาร์มอนิกของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งได้ดียิ่งขึ้น โดยทั่วไปจะใช้วิธีแก้ไขปัญหาต่อไปนี้:
1. ใช้วงจรปราบปรามฮาร์มอนิก
การใช้วงจรปราบปรามฮาร์มอนิกสามารถจำกัดการสร้างกระแสไฟฟ้าความถี่สูง และลดอิทธิพลของกระแสฮาร์มอนิกที่มีต่อแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ
2. นำตัวกรองใหม่มาใช้
ตัวกรองใหม่มีวิธีแก้ไขปัญหาฮาร์มอนิกของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่ดี เช่น การใช้วงจรโทโพโลยีที่ไม่เหนี่ยวนำ ตัวกรองหลายตัวเก็บประจุ-หลายพารามิเตอร์ และอื่นๆ
3. ปรับปรุงการออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
ในการออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง เราควรปรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ รูปแบบสายไฟ และวัสดุคอมโพสิตให้เหมาะสม เพื่อลดการสูญเสียพลังงานภายในและการเสื่อมโทรมของพลังงาน และลดการสร้างฮาร์โมนิกส์
4. ติดตั้งอุปกรณ์ประหยัดพลังงานหรือเพิ่มแรงดันไฟขาออก
ด้วยการติดตั้งอุปกรณ์ประหยัดพลังงานหรือเพิ่มแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง การผลิตและอิทธิพลของกระแสฮาร์มอนิกจึงสามารถลดลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
