טכנולוגיית תאימות אלקטרומגנטית של החלפת ספק כוח
הסיבות לבעיות התאימות האלקטרומגנטית הנגרמות ממיתוג ספקי כוח הן די מסובכות מכיוון שהם פועלים בתנאי מיתוג מתח גבוה וזרם גבוה. מבחינת התכונות האלקטרומגנטיות של המכונה כולה, ישנם בעיקר צימוד עכבה נפוץ, צימוד קו לקו, צימוד שדה חשמלי, צימוד שדה מגנטי וצימוד גלים אלקטרומגנטיים. צימוד העכבה המשותף הוא בעיקר העכבה המשותפת החשמלית בין מקור ההפרעה לגוף המופרע, שדרכו חודר אות ההפרעה לגוף המופרע. צימוד קו לקו הוא בעיקר צימוד הדדי של חוטים או קווי PCB היוצרים מתח וזרם הפרעה עקב חיווט מקביל. צימוד השדה החשמלי נובע בעיקר מקיומו של הפרש הפוטנציאלים, שיוצר את צימוד השדה של השדה החשמלי המושרה לגוף המופרע. צימוד שדה מגנטי מתייחס בעיקר לצימוד של השדה המגנטי בתדר נמוך הנוצר ליד קו המתח הדופק בזרם גבוה לאובייקט המטריד. צימוד שדה אלקטרומגנטי נובע בעיקר מהגלים האלקטרומגנטיים בתדר גבוה הנוצרים על ידי מתח פועם או זרם המקרינים החוצה בחלל, וצימוד לגוף המופרע המתאים. למעשה, לא ניתן להבחין בקפדנות בין כל שיטת צימוד, אך הדגש הוא שונה.
בספק מיתוג, צינור מיתוג הכוח הראשי פועל במצב מיתוג בתדר גבוה במתח גבוה מאוד. מתח המיתוג וזרם המיתוג קרובים לגלים מרובעים. מניתוח הספקטרום, אות הגל הריבועי מכיל הרמוניות עשירות מסדר גבוה. ספקטרום התדרים של ההרמוני הגבוה יותר יכול להגיע ליותר מפי 1000 מתדר הגל הריבועי. יחד עם זאת, בשל השראות הדליפה והקיבול המבוזר של שנאי הכוח ומצב העבודה הלא אידיאלי של התקן מיתוג הכוח הראשי, תנודות שיא הרמוניות בתדר גבוה ומתח גבוה נוצרות לעתים קרובות כאשר תדר גבוה מופעל או כבוי . ההרמוניות הגבוהות יותר שנוצרות מהתנודה ההרמונית מועברות למעגל הפנימי דרך הקיבול המפוזר בין צינור המתג לרדיאטור או מוקרנות לחלל דרך הרדיאטור והשנאי. דיודות מיתוג המשמשות לתיקון ולנהיגה חופשית הן גם גורם חשוב להפרעות בתדר גבוה. מכיוון שדיודות היישור והגלגל החופשי פועלות במצב מיתוג בתדר גבוה, קיום ההשראות הטפילית של המוליך של הדיודה, קיומו של קיבול הצומת והשפעת זרם ההתאוששות ההפוכה גורמים לה לפעול במתח גבוה מאוד. קצב שינוי הנוכחי, ולייצר תנודות בתדר גבוה. דיודות התיקון והגלגל החופשי קרובות יותר לקו המוצא של ספק הכוח, וסביר להניח שההפרעות בתדר הגבוה שנוצרות על ידן יועברו דרך קו המוצא DC. על מנת לשפר את גורם ההספק, ספק הכוח המתג מאמץ מעגל תיקון פקטור הספק פעיל. במקביל, על מנת לשפר את היעילות והאמינות של המעגל ולהפחית את הלחץ החשמלי של מכשיר הכוח, נעשה שימוש במספר רב של טכנולוגיות מיתוג רך. ביניהם, טכנולוגיית מיתוג מתח אפס, אפס זרם או אפס מתח/אפס זרם היא הנפוצה ביותר. טכנולוגיה זו מפחיתה מאוד את ההפרעה האלקטרומגנטית הנוצרת ממיתוג התקנים. עם זאת, רוב מעגלי הקליטה הלא הרסניים המתחלפים רכים משתמשים ב-L ו-C להעברת אנרגיה, ומשתמשים במוליכות החד-כיוונית של דיודות כדי לממש המרת אנרגיה חד-כיוונית. לכן, הדיודות במעגל התהודה הופכות למקור עיקרי להפרעות אלקטרומגנטיות.
מיתוג ספקי כוח משתמשים בדרך כלל במשרנים ובקבלים לאחסון אנרגיה כדי ליצור מעגלי סינון L ו-C כדי לסנן אותות הפרעות דיפרנציאליים ומצב משותף. בשל הקיבול המפוזר של סליל השראות, תדר התהודה העצמית של סליל השראות מצטמצם, כך שמספר רב של אותות הפרעות בתדר גבוה עוברים דרך סליל השראות ומתפשטים החוצה לאורך קו החשמל AC או פלט DC קַו. ככל שתדירות אות ההפרעה עולה, השפעת השראות ההובלה של קבל המסנן מובילה לירידה מתמשכת בקיבול ובאפקט הסינון, ואף מובילה לשינויים בפרמטרים של הקבלים, שהיא גם גורם להפרעה אלקטרומגנטית.
פתרונות לתאימות אלקטרומגנטית
מנקודת המבט של שלושת האלמנטים של תאימות אלקטרומגנטית, כדי לפתור את בעיית התאימות האלקטרומגנטית של מיתוג ספקי כוח, אנו יכולים להתחיל משלושה היבטים: ראשית, להפחית את אות ההפרעה שנוצר על ידי מקור ההפרעה; שנית, לנתק את נתיב ההתפשטות של אות ההפרעה; שלישית, שפר את היכולת נגד הטרדה של הגוף המוטרד. בעת פתרון התאימות הפנימית של ספק הכוח המיתוג, ניתן להשתמש בשלוש השיטות לעיל באופן מקיף, בהתבסס על יחס העלות-תועלת וקלות היישום. לכן, הפרעות חיצוניות שנוצרות על ידי החלפת ספקי כוח, כגון זרמים הרמוניים של קו מתח, הפרעות הולכה בקו מתח והפרעות קרינה של שדה אלקטרומגנטי, ניתנות לפתרון רק על ידי הפחתת מקור ההפרעה. מצד אחד, זה יכול לשפר את העיצוב של מעגל מסנן הקלט/פלט, לשפר את הביצועים של מעגל APFC, להפחית את קצב שינוי המתח והזרם של צינור המתג, המיישר ודיודת הגלגלים החופשיים, ולאמץ טופולוגיות שונות של מעגל מיתוג רך. ושיטות בקרה וכו'; מצד אחד, לחזק את אפקט המיגון של המעטפת, לשפר את דליפת הפערים של המעטפת, ולבצע טיפול הארקה טוב. עבור יכולות חיצוניות נגד הפרעות (כגון נחשולים ומכות ברק), יש לייעל את יכולות ההגנה מפני ברקים של יציאות הקלט AC ויציאות DC. בדרך כלל, עבור צורת הגל המשולבת של פגיעת ברק של מתח מעגל פתוח של 1.2/50μs וזרם קצר של 8/20μs, בגלל האנרגיה הקטנה, זה נפתר בדרך כלל על ידי שילוב של וריסטורים של תחמוצת אבץ וצינורות חשמליים מרובעים גז. לפריקה אלקטרוסטטית, בדרך כלל במעגל האותות הקטן של יציאת התקשורת ויציאת הבקרה, השתמש בצינור TVS ובהגנה המתאימה להארקה, הגדל את המרחק החשמלי בין מעגל האותות הקטן לשלדה וכו' כדי לפתור או לבחור התקנים עם אנטי- הפרעה סטטית. אות המעבר המהיר מכיל ספקטרום תדרים רחב מאוד, וקל לעבור אותו למעגל הבקרה בצורה של מצב משותף. אותה שיטה כמו אנטי-סטטית משמשת להפחתת הקיבול המבוזר של השראות המצב המשותף ולחזק את סינון האותות המשותף של מעגל הכניסה (בתוספת קבלים Common mode או ליבות פריט עם אובדן הכנסה וכו') כדי לשפר את החסינות של המערכת.
כדי להפחית את ההפרעה הפנימית של ספק הכוח המיתוג, להבין את התאימות האלקטרומגנטית שלו ולשפר את היציבות והאמינות של ספק הכוח המיתוג, יש להתחיל את ההיבטים הבאים:
①שימו לב לחלוקה הנכונה של חיווט PCB של מעגלים דיגיטליים ומעגלים מודול;
②ניתוק של מעגל דיגיטלי ואספקת חשמל של מעגל אנלוגי;
③הארקה חד-נקודתית של מעגלים דיגיטליים ומעגלים אנלוגיים, הארקה חד-נקודתית של מעגלי זרם גבוה ומעגלים עם זרם נמוך, במיוחד מעגלי דגימת זרם ומתח, להפחתת הפרעת התנגדות נפוצה והשפעת טבעות הארקה. בעת חיווט, שימו לב למרווח בין קווים סמוכים ומאפייני האותות, הימנע מ-crosstaling, צמצם את השטח המוקף במעגל מיישר המוצא, מעגל הדיודה החופשית ומעגל מסנן הענף, צמצם את הדליפה של השנאי, הקיבול המבוזר של מסנן משרן, והשתמש בקבלי סינון בעלי תדרי תהודה גבוהים.
