הפרעה ודיכוי של מיתוג ספק כוח
ההפרעות שנוצרות על ידי ספק הכוח המחליף עצמו מסכנת ישירות את הפעולה הרגילה של מכשירים אלקטרוניים. דיכוי הרעש האלקטרומגנטי של ספק הכוח הממתג עצמו הוא נושא חשוב בפיתוח ותכנון של ספקי כוח מיתוג. מאמר זה מציג בקצרה את מנגנון יצירת והפצת הפרעות אלקטרומגנטיות במיתוג ספקי כוח, ומסכם מספר שיטות עיקריות לדיכוי היצירה וההפצה של הפרעות אלקטרומגנטיות במיתוג ספקי כוח.
החלפת ספק כוח, כהתקן אספקת חשמל למכשירים אלקטרוניים, היא בעלת היתרונות של גודל קטן, משקל קל ויעילות גבוהה, ונמצא בשימוש נרחב במעגלים דיגיטליים. עם זאת, בשל מצב המיתוג בתדרים הגבוהים שלו, הוא מהווה מקור הפרעה חזק, וההפרעות הנוצרות על ידו מסכנות ישירות את הפעולה הרגילה של מכשירים אלקטרוניים. לכן, דיכוי הרעש האלקטרומגנטי של ספק הכוח הממתג עצמו ושיפור חסינותו בפני הפרעות אלקטרומגנטיות כדי להבטיח פעולה בטוחה ואמינה לטווח ארוך של מכשירים אלקטרוניים הם נושא חשוב בפיתוח ובתכנון של מיתוג ספקי כוח.
יצירת הפרעות מיתוג באספקת החשמל
ההפרעה של מיתוג ספקי כוח מחולקת בדרך כלל לשתי קטגוריות: ראשית, ההפרעות הנוצרות על ידי רכיבים פנימיים של מיתוג ספקי כוח; השני הוא ההפרעה הנגרמת על ידי גורמים חיצוניים באספקת החשמל המתחלפת. שניהם מערבים גורמים אנושיים וטבעיים כאחד.
הפרעה פנימית של מיתוג ספק כוח
ה-EMI שנוצר על ידי מיתוג ספקי כוח נגרם בעיקר מהפרעות הזרם הרמוניות מסדר גבוה שנוצר על ידי המיישר הבסיסי והפרעות מתח שיא שנוצרות על ידי מעגל המרת ההספק.
מיישר בסיסי
תהליך התיקון של מיישר בסיסי הוא הגורם השכיח ביותר ל-EMI. הסיבה לכך היא שגל סינוס AC בתדר ההספק אינו עוד זרם תדר בודד לאחר תיקון, אלא הופך לרכיב DC ולסדרה של רכיבים הרמוניים בעלי תדרים שונים. הרמוניות (במיוחד הרמוניות מסדר גבוה יותר) ייצרו הפרעות הולכה והפרעות קרינה לאורך קו ההולכה, מה שיגרום לעיוות של הזרם הקדמי. מצד אחד, הוא יגרום לעיוות של צורת הגל הנוכחית המחוברת לקו המתח הקדמי שלו, ומצד שני, הוא יפיק הפרעות בתדר רדיו דרך קו החשמל.
מעגל המרת כוח
מעגל המרת ההספק הוא הליבה של ספק הכוח המווסת על ידי מתג, המייצר רוחב פס רחב והרמוניות עשירות. המרכיבים העיקריים שיוצרים הפרעת דופק זו הם
1) יש קיבול מבוזר בין צינור המתג לגוף הקירור שלו, המעטפת והמובילים בתוך ספק הכוח. כאשר צינור המתג זורם דרך זרם דופק גדול (בדרך כלל גל מלבני), צורת הגל מכילה רכיבים רבים בתדר גבוה; במקביל, פרמטרי ההתקן המשמשים לכיבוי אספקת החשמל, כגון זמן האחסון של טרנזיסטור הכוח המתג, הזרם הגדול של שלב הפלט וזמן ההתאוששות ההפוכה של דיודת מיישר המתג, יכולים לגרום לתופעה מיידית. קצר חשמלי במעגל, יוצר זרם קצר חשמלי גדול. בנוסף, העומס של צינור המתג הוא שנאי בתדר גבוה או משרן אחסון אנרגיה. ברגע של הולכת צינור המתג, יש זרם פריצה גדול בשנאי הראשוני, הגורם לרעש שיא.
2) השנאי בספק כוח מיתוג שנאי בתדר גבוה משמש לבידוד ולשינוי מתח, אך עקב השראות דליפה, ניתן ליצור רעש אינדוקציה אלקטרומגנטי; יחד עם זאת, בתנאי תדר גבוה, הקיבול המבוזר בין שכבות השנאי יעביר רעש הרמוני מסדר גבוה מהצד הראשוני לצד המשני, בעוד שהקיבול המפוזר של השנאי למעטפת יוצר רעש נוסף גבוה. נתיב תדר, מה שמקל על השדה האלקטרומגנטי שנוצר סביב השנאי להצמד וליצור רעש על מובילים אחרים.
3) כאשר דיודת המיישר הצדדית המשנית של דיודת המיישר משמשת לתיקון בתדר גבוה, בשל הגורם של זמן התאוששות הפוך, לא ניתן לבטל מיד את המטען שנצבר בזרם הקדמי כאשר מופעל המתח ההפוך (בשל נוכחות של נשאים וזרימת זרם). ברגע שהשיפוע של התאוששות הזרם ההפוכה גדול מדי, השראות הזורמת דרך הסליל מייצרת מתח שיא, שייצור הפרעות חזקות בתדר גבוה בהשפעת השראות זליגת השנאי ופרמטרי הפצה אחרים, בתדירות של עד עשרות של MHz.
4) קבלים, משרנים וספקי כוח למיתוג תיל עלולים לגרום לשינויים במאפיינים של רכיבים בתדר נמוך עקב פעולתם בתדרים גבוהים יותר, וכתוצאה מכך לרעש.
