ניתוח של מקורות הפרעות אלקטרומגנטיות בספקי כוח מיתוג בתדר גבוה
אם בעיית ההפרעות האלקטרומגנטיות (EMI) הקיימת בספק הכוח המיתוג בתדר גבוה עצמו אינה מטופלת כראוי, לא רק שקל לגרום לזיהום לרשת החשמל, המשפיע ישירות על הפעולה הרגילה של ציוד חשמלי אחר, אלא גם קל לגרום לזיהום רשת החשמל. יוצרים זיהום אלקטרומגנטי בחלל הנכנס, וכתוצאה מכך בעיית התאימות האלקטרומגנטית (EMC) של ספק הכוח המיתוג בתדר גבוה. מאמר זה מתמקד בניתוח ההפרעות האלקטרומגנטיות החורגות מהסטנדרט במודול אספקת הכוח המיתוג בתדר גבוה של 1200W (24V/50A) המשמש במסכי אספקת חשמל של אותות רכבת, ומציע אמצעי שיפור.
ניתן לחלק את ההפרעות האלקטרומגנטיות הנוצרות על ידי ספקי כוח מיתוג בתדר גבוה לשתי קטגוריות: הפרעות מוליכות והפרעות מוקרנות. הפרעות מוליכות מתפשטות דרך מקורות מתח AC עם תדרים מתחת ל-30MHz; הפרעת קרינה מתפשטת בחלל, עם תדרים הנעים בין 30 ל-1000 מגה-הרץ.
ההרמוניות מסדר גבוה שנוצרות במהלך תהליך היישור של המיישר ייצרו הפרעות הולכה וקרינה לאורך קו החשמל.
טרנזיסטורי כוח מיתוג עובדים במצבי הולכה וחיתוך בתדר גבוה. על מנת להפחית את הפסדי המיתוג, לשפר את צפיפות ההספק והיעילות הכוללת, מהירות הפתיחה והסגירה של טרנזיסטור המתג הופכת למהירה יותר ויותר, בדרך כלל תוך מספר מיקרו שניות. טרנזיסטור המתג נפתח ונסגר במהירות זו, ויוצר מתח נחשולים וזרם נחשולים, שייצרו הרמוניות שיא בתדר גבוה ובמתח גבוה והפרעות אלקטרומגנטיות בקווי כניסת חלל ו-AC.
במקביל לשנאי בתדר גבוה T1 מבצע טרנספורמציה של הספק, הוא מייצר שדות אלקטרומגנטיים מתחלפים, מקרין גלים אלקטרומגנטיים לחלל, ויוצרים הפרעות קרינה. השראות והקיבול המבוזרים של השנאי מייצרים תנודות, אשר מחוברות למעגל הכניסה AC דרך הקיבול המבוזר בין השלבים הראשוניים של השנאי, ויוצרות הפרעות מוליכות.
כאשר מתח המוצא נמוך יחסית, דיודת מיישר המוצא פועלת במצב מיתוג בתדר גבוה ומהווה גם מקור להפרעות אלקטרומגנטיות.
בשל השראות הטפילית וקיבול הצומת של מוביל הדיודה, כמו גם ההשפעה של זרם התאוששות הפוך, היא פועלת בקצבי שינוי מתח גבוה וזרם. ככל שזמן ההתאוששות ההפוכה של הדיודה ארוך יותר, כך גדלה ההשפעה של זרם שיא, ואות ההפרעה חזק יותר, וכתוצאה מכך תנודת הנחתה בתדר גבוה, שהיא הפרעת הולכה במצב דיפרנציאלי.
כל האותות האלקטרומגנטיים הנוצרים מועברים למקורות מתח חיצוניים דרך חוטי מתכת כגון קווי מתח, קווי אות וחוטי הארקה, ויוצרים הפרעות מוליכות. הפרעות מוקרנות נגרמות על ידי אותות הפרעות המוקרנים דרך חוטים והתקנים או על ידי חיבור חוטים הפועלים כאנטנות.
