מבוא לתכנית תכנון תאימות אלקטרומגנטית של אספקת חשמל מיתוג בתדר גבוה
אם בעיית ההפרעות האלקטרומגנטיות (EMI) של אספקת החשמל של מיתוג בתדר גבוה עצמה אינה מטופלת כראוי, היא לא רק מזהמה בקלות את רשת החשמל ומשפיעה ישירות על הפעולה הרגילה של ציוד חשמלי אחר, אלא גם יוצרת זיהום אלקטרומגנטי כאשר הוא מועבר לחלל, וכתוצאה מכך לאספקת הקיבול האלקטרומגנטית (EMC) של האספקת החלבון הגבוהה. מאמר זה מתמקד בניתוח הפרעות אלקטרומגנטיות העומדות בתקן במודול ההספק של מתג תדר 1200 וולט (24V/50a) המשמש בלוחות אספקת חשמל לאות רכבת ומציע מדדי שיפור.
ניתן לחלק את ההפרעות האלקטרומגנטיות הנוצרות על ידי ספקי כוח מיתוג בתדירות גבוהה לשתי קטגוריות: הפרעות שנערכו והפרעות מקרינות. הפרעות שנערכו מתפשטות באמצעות מקורות כוח AC עם תדרים מתחת ל 30 מגה הרץ; הפרעת קרינה מתפשטת בחלל, כאשר התדרים נעים בין 30 ל 1000 מגה הרץ.
ניתוח מקורות הפרעה אלקטרומגנטיים באספקת חשמל מיתוג בתדירות גבוהה
המיישר והטרנזיסטור הכוח Q1 במעגל, כמו גם טרנזיסטורי ההספק Q2 עד Q5, שנאי בתדר גבוה T1, ודיודות מיישר פלט D1 ל- D2 במעגל המוצג באיור 1B, הם המקורות העיקריים של הפרעות אלקטרומגנטיות שנוצרו במהלך הפעלת אספקת הכוח המתחלון הגבוה. הניתוח הספציפי הוא כדלקמן.
ההרמוניות בסדר גודל גבוה שנוצר במהלך תהליך התיקון של המיישר יפיקו הפרעות מנוהלות ומקרנות לאורך קו החשמל.
טרנזיסטורי כוח מיתוג פועלים במצבי הולכה ותדר גבוה. על מנת להפחית את הפסדי המיתוג, לשפר את צפיפות ההספק ואת היעילות הכללית, מהירות הפתיחה והסגירה של טרנזיסטורים מיתוג הופכת למהירה ומהירה יותר. באופן כללי, בתוך כמה מיקרו-שניות, החלפת טרנזיסטורים נפתחים וקרובים במהירות זו ויוצרים מתח מתח וזרם מתח, אשר יפיק הרמוניות שיא בתדר גבוה ומתח גבוה, ויגרמו להפרעה אלקטרומגנטית לקווי קלט של חלל וקווי AC.
במקביל לשנאי בתדר גבוה T1 מבצע המרת חשמל, הוא מייצר שדה אלקטרומגנטי לסירוגין המקרין גלים אלקטרומגנטיים לחלל ויוצר הפרעות קרינה. השראות והקיבול המופץ של השנאי מתנדנד וזוג למעגל הקלט AC דרך הקיבול המופץ בין השלבים הראשוניים של השנאי ויוצרים הפרעות שנערכו.
כאשר מתח היציאה נמוך יחסית, דיודת מיישר הפלט פועלת במצב מיתוג בתדר גבוה והוא גם מקור להפרעה אלקטרומגנטית.
בשל השראות הטפילית וקיבול הצומת של לידי הדיודה, כמו גם ההשפעה של זרם התאוששות הפוך, היא פועלת בשיעורי שינוי מתח גבוה ושינוי זרם. ככל שזמן ההתאוששות ההפוך של הדיודה ארוך יותר, כך גדל ההשפעה של זרם שיא ואות ההפרעה חזק יותר, וכתוצאה מכך תנודת הנחתה בתדר גבוה, המהווה סוג של הפרעה בהולכה של מצב דיפרנציאלי.
