มาตรการควบคุมการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
โดยปกติแล้ว การควบคุม EMI ของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งส่วนใหญ่จะใช้เทคโนโลยีการกรอง เทคโนโลยีป้องกัน เทคโนโลยีการปิดผนึก และเทคโนโลยีสายดิน การรบกวนของ EMI สามารถแบ่งออกเป็นการรบกวนการนำและการรบกวนของรังสีตามเส้นทางการส่งสัญญาณ แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งส่วนใหญ่จะทำการรบกวน และช่วงความถี่จะกว้างที่สุด ประมาณ 10kHz-30MHz มาตรการรับมือเพื่อระงับสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นโดยพื้นฐานแล้วจะได้รับการแก้ไขในย่านความถี่สามย่าน: 10kHz-150kHz, 150kHz-10MHz และสูงกว่า สัญญาณรบกวนปกติส่วนใหญ่จะอยู่ในช่วง 10kHz ถึง 150kHz ซึ่งโดยทั่วไปจะแก้ไขได้ด้วยตัวกรอง LC ทั่วไป การรบกวนในโหมดทั่วไปส่วนใหญ่จะอยู่ในช่วง 150kHz-10 MHz ซึ่งโดยปกติจะแก้ไขได้ด้วยตัวกรองการปฏิเสธโหมดทั่วไป มาตรการรับมือสำหรับย่านความถี่ที่สูงกว่า 10MHz คือการปรับปรุงรูปร่างของตัวกรอง และใช้มาตรการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ใช้ตัวกรอง EMI 1 ตัวพร้อมอินพุต AC
โดยปกติมีสองวิธีในการส่งกระแสรบกวนบนตัวนำ: โหมดทั่วไปและโหมดดิฟเฟอเรนเชียล การรบกวนแบบโหมดร่วมคือการรบกวนระหว่างของไหลตัวพากับโลก การรบกวนมีขนาดและทิศทางเท่ากัน และเกิดขึ้นระหว่างสายดินสัมพัทธ์ใดๆ ของแหล่งจ่ายไฟหรือระหว่างเส้นกลางกับสายดิน ซึ่งส่วนใหญ่สร้างขึ้นโดย du/ dt และ di/dt ยังสร้างสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปบางอย่างด้วย การรบกวนของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลคือการรบกวนระหว่างของเหลวตัวพา การรบกวนจะมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม และมีอยู่ระหว่างเส้นเฟสกับเส้นที่เป็นกลางของแหล่งจ่ายไฟกับเส้นเฟสและเส้นเฟส เมื่อกระแสรบกวนถูกส่งไปที่ตัวนำ กระแสนั้นสามารถปรากฏได้ทั้งในโหมดทั่วไปและโหมดดิฟเฟอเรนเชียล อย่างไรก็ตาม กระแสไฟฟ้ารบกวนในโหมดทั่วไปสามารถรบกวนสัญญาณที่มีประโยชน์ได้เท่านั้น หลังจากที่กระแสไฟรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียลแล้วเท่านั้น
มีการรบกวนสองประเภทข้างต้นในสายส่งไฟฟ้ากระแสสลับ โดยทั่วไปการรบกวนโหมดดิฟเฟอเรนเชียลความถี่ต่ำและการรบกวนโหมดทั่วไปความถี่สูง โดยทั่วไป แอมพลิจูดของการรบกวนโหมดดิฟเฟอเรนเชียลมีขนาดเล็ก ความถี่ต่ำ และการรบกวนที่เกิดจากการรบกวนมีขนาดเล็ก การรบกวนในโหมดทั่วไปมีแอมพลิจูดสูงและความถี่สูง และยังสามารถปล่อยรังสีผ่านสายไฟ ซึ่งทำให้เกิดการรบกวนอย่างมาก หากใช้ตัวกรอง EMI ที่เหมาะสมที่ปลายอินพุตของแหล่งจ่ายไฟ AC การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกระงับได้อย่างมีประสิทธิภาพ หลักการพื้นฐานของตัวกรอง EMI ของสายไฟจะแสดงในรูปที่ 1 ซึ่งใช้ตัวเก็บประจุโหมดดิฟเฟอเรนเชียล C1 และ C2 เพื่อลัดวงจรกระแสรบกวนของโหมดดิฟเฟอเรนเชียล ในขณะที่ตัวเก็บประจุกราวด์สายกลาง C3 และ C4 ใช้เพื่อลัดวงจร วงจรกระแสรบกวนโหมดทั่วไป คอยล์โช้คโหมดทั่วไปประกอบด้วยคอยล์สองตัวที่มีความหนาเท่ากันและพันบนแกนแม่เหล็กในทิศทางเดียวกัน ถ้าข้อต่อแม่เหล็กระหว่างขดลวดทั้งสองอยู่ใกล้กันมาก ความเหนี่ยวนำการรั่วไหลจะมีน้อยมาก ซึ่งในช่วงความถี่ของสายไฟไม่ดี
รีแอคแตนซ์ของโหมดจะมีขนาดเล็กมาก เมื่อกระแสโหลดไหลผ่านโช้คโหมดทั่วไป เส้นสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมบนเส้นเฟสจะตรงข้ามกับเส้นที่สร้างโดยขดลวดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมบนเส้นกลาง และจะหักล้างกันใน แกนแม่เหล็ก ดังนั้นแม้ในกรณีของกระแสโหลดขนาดใหญ่ แกนแม่เหล็กจะไม่อิ่มตัว สำหรับกระแสรบกวนในโหมดร่วม สนามแม่เหล็กที่สร้างโดยขดลวดทั้งสองจะอยู่ในทิศทางเดียวกัน ซึ่งจะนำเสนอการเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ จึงมีบทบาทในการลดทอนสัญญาณรบกวนในโหมดร่วม ที่นี่ คอยล์โช้คโหมดทั่วไปควรทำจากวัสดุแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ที่มีการซึมผ่านสูงและมีลักษณะความถี่ที่ดี
2 การใช้วงจรการดูดซับเพื่อปรับปรุงรูปคลื่นการสลับ
ในระหว่างการเปิดและปิดท่อสวิตซ์หรือไดโอด จะมีตัวเหนี่ยวนำการรั่วไหลของหม้อแปลง ตัวเหนี่ยวนำแบบเส้น ความจุการจัดเก็บไดโอด และความจุแบบกระจาย ซึ่งง่ายต่อการสร้างแรงดันไฟฟ้าสูงสุดบนตัวสะสม ตัวส่ง และไดโอดของท่อสวิตช์ . โดยปกติจะใช้วงจรการดูดซึม RC/RCD และวงจรการดูดซึมแรงดันไฟกระชาก RCD
เมื่อแรงดันไฟฟ้าบนวงจรดูดซับเกินแอมพลิจูดที่กำหนด อุปกรณ์แต่ละตัวจะถูกเปิดอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะปล่อยพลังงานไฟกระชากและจำกัดแรงดันไฟกระชากให้อยู่ที่แอมพลิจูดที่แน่นอน ขดลวดแกนแม่เหล็กที่อิ่มตัวหรือเม็ดแม่เหล็กไมโครคริสตัลไลน์เชื่อมต่อแบบอนุกรมบนตัวสะสมของท่อสวิตช์และตะกั่วที่เป็นบวกของไดโอดเอาท์พุต และโดยทั่วไปวัสดุจะเป็นโคบอลต์ (Co) เมื่อกระแสไฟฟ้าปกติไหลผ่าน แกนแม่เหล็กจะอิ่มตัวและมีความเหนี่ยวนำน้อยมาก เมื่อกระแสไหลในทิศทางตรงกันข้าม จะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับที่ดี ซึ่งสามารถระงับกระแสไฟกระชากย้อนกลับของไดโอด VD ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3 โดยใช้เทคโนโลยีการมอดูเลตความถี่แบบสลับ
เทคโนโลยีการควบคุมความถี่ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าพลังงานของการรบกวนแบบสวิตชิ่งนั้นส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ที่ความถี่เฉพาะและมีสเปกตรัมสูงสุดที่สูง หากพลังงานเหล่านี้สามารถกระจายในย่านความถี่ที่กว้างขึ้นได้ ก็สามารถบรรลุเป้าหมายในการลดค่าสูงสุดของสเปกตรัมรบกวนได้ โดยปกติจะมีวิธีการประมวลผลสองวิธี: วิธีความถี่สุ่มและวิธีความถี่มอดูเลต
วิธีความถี่สุ่มคือการเพิ่มส่วนประกอบการรบกวนแบบสุ่มให้กับช่วงการสลับของวงจร เพื่อให้พลังงานการรบกวนการสลับกระจายไปในย่านความถี่ที่กำหนด การวิจัยแสดงให้เห็นว่าสเปกตรัมของการรบกวนแบบสวิตชิ่งได้เปลี่ยนจากการรบกวนแบบพัลส์พีคแบบแยกไปเป็นการรบกวนแบบกระจายอย่างต่อเนื่อง และค่าพีคก็ลดลงอย่างมาก
วิธีการมอดูเลชั่นความถี่คือการเพิ่มคลื่นมอดูเลชั่นของมนุษย์ (เสียงสีขาว) ให้กับคลื่นฟันเลื่อย สร้างแถบด้านข้างรอบๆ ย่านความถี่แยกที่ก่อให้เกิดการรบกวน และปรับย่านความถี่แยกของการรบกวนให้เป็นย่านความถี่แบบกระจาย ด้วยวิธีนี้ พลังงานสัญญาณรบกวนจะกระจายไปยังย่านความถี่การกระจายเหล่านี้ ภายใต้เงื่อนไขที่ไม่ส่งผลกระทบต่อลักษณะการทำงานของคอนเวอร์เตอร์ วิธีการควบคุมนี้สามารถระงับการรบกวนได้ดีเมื่อเปิดและปิด
4 นำเทคโนโลยีการสลับแบบนุ่มนวลมาใช้
สัญญาณรบกวนประการหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมาจาก du/dt เมื่อท่อสวิตช์เปิด/ปิดอยู่ ดังนั้นการลด du/dt ของท่อสวิตช์ไฟจึงเป็นมาตรการสำคัญในการยับยั้งการรบกวนของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์ เทคโนโลยีซอฟต์สวิตชิ่งสามารถลด du/dt ของการเปิด/ปิดท่อสวิตช์ได้
ถ้าองค์ประกอบเรโซแนนซ์ขนาดเล็ก เช่น ตัวเหนี่ยวนำและความจุถูกเพิ่มเข้าไปในวงจรเปิด-ปิด เครือข่ายเสริมจะถูกสร้างขึ้น กระบวนการเรโซแนนซ์เกิดขึ้นก่อนและหลังกระบวนการเปลี่ยน เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าลดลงเป็นศูนย์ก่อนที่จะเปิดสวิตช์ เพื่อให้สามารถกำจัดปรากฏการณ์การทับซ้อนกันของแรงดันและกระแสในกระบวนการเปลี่ยนได้ และการสูญเสียและการรบกวนของสวิตช์สามารถ จะลดลงหรือถูกกำจัดออกไป วงจรนี้เรียกว่าวงจรสวิตชิ่งแบบอ่อน
