ลักษณะของแหล่งจ่ายไฟสลับการสื่อสารและกลไกการสร้างสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า
ลักษณะพื้นฐานของอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีสี่ประการ:
1. ที่ตั้งค่อนข้างชัดเจน เน้นไปที่อุปกรณ์สวิตชิ่งกำลัง ไดโอด และแผงระบายความร้อนที่เชื่อมต่อและหม้อแปลงความถี่สูงเป็นหลัก
2 อุปกรณ์แปลงพลังงานทำงานในสถานะเปิด/ปิด เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเป็นอุปกรณ์แปลงพลังงานที่ทำงานในสถานะสวิตชิ่ง อัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าและกระแสจึงสูง ส่งผลให้มีความรุนแรงของการรบกวนอย่างมีนัยสำคัญ
3. การเดินสายไฟของแผงวงจรพิมพ์กำลัง (PCB) มักจะจัดเรียงด้วยตนเอง การจัดเรียงนี้ทำให้มีความเป็นอิสระสูง เพิ่มความยากลำบากในการแยกพารามิเตอร์การกระจาย PCB และการทำนายและประเมินการรบกวนในบริเวณใกล้เคียง
④ ความถี่ในการสวิตชิ่งมีขนาดใหญ่ ตั้งแต่หมื่น Hz จนถึงหลายเมกะเฮิรตซ์ รูปแบบหลักของการรบกวนคือการรบกวนแบบดำเนินการและการรบกวนในสนามใกล้เคียง
กลไกการสร้างสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า
การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากวงจรสวิตช์ 1 ตัว
วงจรสวิตชิ่งเป็นแกนหลักของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยท่อสวิตชิ่งและหม้อแปลงความถี่สูง dv/dt ที่สร้างขึ้นคือพัลส์ที่มีแอมพลิจูดขนาดใหญ่ ย่านความถี่กว้าง และฮาร์โมนิคที่สมบูรณ์ สาเหตุหลักของการรบกวนพัลส์นี้มีสองเท่า: ในด้านหนึ่งโหลดของท่อสวิตช์เป็นขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงความถี่สูงซึ่งเป็นโหลดแบบเหนี่ยวนำ ในขณะที่ท่อสวิตช์เปิดอยู่ ขดลวดปฐมภูมิจะสร้างกระแสไฟกระชากขนาดใหญ่ และแรงดันไฟกระชากสูงสุดจะปรากฏขึ้นที่ปลายทั้งสองด้านของขดลวดปฐมภูมิ ในขณะที่ท่อสวิตช์ขาดการเชื่อมต่อ เนื่องจากฟลักซ์การรั่วไหลของขดลวดปฐมภูมิ พลังงานส่วนหนึ่งจะไม่ถูกถ่ายโอนจากขดลวดปฐมภูมิไปยังขดลวดทุติยภูมิ พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำจะก่อให้เกิดการสั่นแบบสลายตัวโดยมีเดือยแหลมไปพร้อมกับความจุและความต้านทานในวงจรคอลเลคเตอร์ ซึ่งจะถูกซ้อนทับกับแรงดันไฟดับเพื่อสร้างแรงดันไฟดับพุ่ง การหยุดชะงักของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟประเภทนี้จะสร้างกระแสไฟกระชากแม่เหล็กแบบชั่วคราวเช่นเดียวกับเมื่อเชื่อมต่อขดลวดปฐมภูมิ และเสียงนี้จะถูกส่งไปยังขั้วอินพุตและเอาต์พุต ก่อให้เกิดการรบกวนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ในทางกลับกัน วงจรกระแสสวิตชิ่งความถี่สูงที่ประกอบด้วยคอยล์ปฐมภูมิ หลอดสวิตช์ และตัวเก็บประจุตัวกรองของพัลส์หม้อแปลงอาจสร้างรังสีเชิงพื้นที่ที่มีนัยสำคัญ ก่อให้เกิดการรบกวนของรังสี
การรบกวนที่เกิดจากเวลาการกู้คืนแบบย้อนกลับของไดโอดในวงจรเรียงกระแสความถี่สูงนั้นเกิดจากกระแสไปข้างหน้าขนาดใหญ่ที่ไหลผ่านไดโอดเรียงกระแสระหว่างการนำไปข้างหน้า เมื่อปิดเครื่องเนื่องจากแรงดันไบแอสย้อนกลับ เนื่องจากการสะสมของพาหะมากขึ้นในจุดเชื่อมต่อ PN กระแสจะไหลในทิศทางตรงกันข้ามในช่วงเวลาก่อนที่พาหะจะหายไป ทำให้กระแสการกู้คืนแบบย้อนกลับลดลงอย่างรวดเร็วของ พาหะหายไปและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันที่มีนัยสำคัญ (di/dt)
มาตรการปราบปรามการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
องค์ประกอบสามประการที่ก่อให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าคือแหล่งกำเนิดการรบกวน เส้นทางการแพร่กระจาย และอุปกรณ์ที่ถูกรบกวน ดังนั้นการปราบปรามการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจึงควรดำเนินการจากทั้งสามด้านนี้
จุดประสงค์คือเพื่อระงับแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน กำจัดการเชื่อมต่อและการแผ่รังสีระหว่างแหล่งสัญญาณรบกวนและอุปกรณ์ที่ถูกรบกวน ปรับปรุงความสามารถในการป้องกันการรบกวนของอุปกรณ์ที่ถูกรบกวน และด้วยเหตุนี้จึงปรับปรุงประสิทธิภาพความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
การใช้ตัวกรองเพื่อลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
การกรองเป็นวิธีการสำคัญในการปราบปรามการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งสามารถระงับการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เข้าสู่อุปกรณ์ในระบบโครงข่ายไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ และยังยับยั้งการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าภายในอุปกรณ์อีกด้วย การติดตั้งตัวกรองพลังงานแบบสวิตชิ่งในวงจรอินพุตและเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งไม่เพียงช่วยแก้ปัญหาการรบกวนที่เกิดขึ้นเท่านั้น แต่ยังเป็นอาวุธสำคัญในการแก้ปัญหาการรบกวนของรังสีอีกด้วย เทคโนโลยีปราบปรามการกรองแบ่งออกเป็นสองวิธี: การกรองแบบพาสซีฟและการกรองแบบแอคทีฟ
เทคโนโลยีการกรองแบบพาสซีฟ
วงจรกรองแบบพาสซีฟมีความเรียบง่าย คุ้มค่า และเชื่อถือได้ ทำให้เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปราบปรามการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ตัวกรองแบบพาสซีฟประกอบด้วยส่วนประกอบตัวเหนี่ยวนำ ความจุ และความต้านทาน และหน้าที่โดยตรงของตัวกรองคือการแก้ปัญหาการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
