תכנית עיצוב תאימות אלקטרומגנטית של אספקת חשמל מיוצב בתדר גבוה
אם בעיית ההפרעה האלקטרומגנטית (EMI) הקיימת בספק הכוח המיתוג בתדר גבוה עצמו אינה מטופלת היטב, היא לא רק תגרום בקלות לזיהום רשת החשמל, תשפיע ישירות על הפעולה הרגילה של ציוד חשמלי אחר, אלא גם תיצור בקלות אלקטרומגנטית. זיהום לחלל, וכתוצאה מכך בעיות גבוהות של תאימות אלקטרומגנטית (EMC) של מיתוג תדרים של ספקי כוח. מאמר זה מתמקד בניתוח ההפרעה האלקטרומגנטית החורגת מהסטנדרט של 1200W (24V/50A) מודול אספקת הכוח המיתוג בתדר גבוה המשמש במסך אספקת החשמל של אותות רכבת, ומציע אמצעי שיפור.
ניתן לחלק את ההפרעה האלקטרומגנטית הנוצרת על ידי אספקת מיתוג בתדר גבוה לשתי קטגוריות: הפרעת הולכה והפרעת קרינה. הפרעת ההולכה מתפשטת דרך ספק הכוח AC, והתדר נמוך מ-30 מגה-הרץ; הפרעת הקרינה מתפשטת בחלל, והתדר הוא 30-1000MHz.
ניתוח של מקור הפרעות אלקטרומגנטיות של ספק כוח מיתוג בתדר גבוה
המיישר, צינור החשמל Q1 במעגל, צינורות החשמל Q2~Q5, שנאי בתדר גבוה T1 ודיודות מיישר המוצא D1~D2 במעגל באיור 1b הם המקורות העיקריים להפרעות אלקטרומגנטיות כאשר אספקת הכוח המיתוג בתדר גבוה פועל . נתח באופן ספציפי כמו להלן.
ההרמוניות מסדר גבוה שנוצרות על ידי תהליך היישור של המיישר ייצרו הפרעות מוליכות ומוקרנות לאורך קו החשמל.
צינור כוח המיתוג פועל במצב הפעלה וכיבוי בתדר גבוה. על מנת להפחית את אובדן המיתוג, לשפר את צפיפות ההספק והיעילות הכוללת של ספק הכוח, צינור המיתוג מופעל ומכבה מהר יותר ויותר, בדרך כלל תוך מספר מיקרו שניות, וצינור המיתוג מתחיל להידלק ולכבות בזמן כזה מהירות יוצרת מתח נחשולים וזרם נחשולים, שייצרו הרמוניות שיא בתדר גבוה ובמתח גבוה, ויצרו הפרעות אלקטרומגנטיות לקווי כניסת החלל וה-AC.
בזמן שהשנאי בתדר גבוה T1 מבצע המרת הספק, הוא מייצר שדה אלקטרומגנטי לסירוגין ומקרין גלים אלקטרומגנטיים לחלל, ויוצרים הפרעות קרינה. השראות והקיבול המבוזרים של השנאי מתנודדים, ומקושרים ללולאת הכניסה AC דרך הקיבול המבוזר בין השלבים הראשוניים והמשניים של השנאי, ויוצרים הפרעת הולכה.
כאשר מתח המוצא נמוך יחסית, דיודת מיישר המוצא פועלת במצב מיתוג בתדר גבוה, המהווה גם מקור להפרעה אלקטרומגנטית.
בשל השראות הטפילית של חוטי ההובלה של הדיודה, קיומו של קיבול הצומת והשפעת זרם ההתאוששות ההפוכה, היא פועלת בקצב גבוה מאוד של שינוי מתח וזרם. ככל שזמן ההתאוששות ההפוכה של הדיודה ארוך יותר, כך גדלה ההשפעה של שיא הזרם. , ככל שאות ההפרעה חזק יותר, וכתוצאה מכך תנודת הנחתה בתדר גבוה, שהיא הפרעת הולכה במצב דיפרנציאלי.
כל האותות האלקטרומגנטיים הללו מועברים לאספקת החשמל החיצונית דרך חוטי מתכת כגון קווי מתח, קווי אות וקווי הארקה כדי ליצור הפרעות הולכה. הפרעות מוקרנות נגרמות על ידי אותות מפריעים המוקרנים דרך מוליכים והתקנים או דרך קווים מחוברים הפועלים כאנטנות.
