המאפיינים של מיתוג אספקת החשמל והמנגנון של יצירת הפרעות אלקטרומגנטיות
ישנם ארבעה מאפיינים בסיסיים של החלפת ספקי כוח:
① המיקום ברור יחסית. מתרכז בעיקר בהתקני מיתוג מתח, דיודות וגופי קירור מחוברים ושנאים בתדר גבוה;
② התקן המרת האנרגיה פועל במצב הפעלה/כיבוי. בשל העובדה שספק כוח מיתוג הוא התקן המרת אנרגיה הפועל במצב מיתוג, שיעורי שינוי המתח והזרם שלו גבוהים, וכתוצאה מכך עוצמת הפרעות משמעותית;
③ החיווט של לוחות מעגלים מודפסים (PCB) מסודרים בדרך כלל באופן ידני. הסדר זה הופך אותו לשרירותי ביותר, ומגביר את הקושי לחלץ פרמטרים של הפצת PCB ולחזות ולהעריך הפרעות בשדה הקרוב;
④ תדר המיתוג גדול, נע בין עשרות אלפי הרץ לכמה מגה-הרץ. צורות ההפרעות העיקריות הן הפרעות מנוהלות והפרעות בשדה הקרוב.
מנגנון של יצירת הפרעות אלקטרומגנטיות
הפרעות אלקטרומגנטיות הנוצרות על ידי מיתוג מעגלים
מעגל המיתוג הוא הליבה של ספק הכוח המיתוג, המורכב בעיקר מצינורות מיתוג ושנאים בתדר גבוה. ה-dv/dt שנוצר על ידו הוא פולס בעל משרעת גדולה, פס תדרים רחב והרמוניות עשירות. הסיבות העיקריות להפרעות דופק זה הן כפולות: מצד אחד, עומס צינור המתג הוא הסליל העיקרי של שנאי בתדר גבוה, שהוא עומס אינדוקטיבי. ברגע שצינור המתג מופעל, הסליל הראשוני יוצר זרם נחשול גדול ומתח שיא נחשול גבוה מופיע בשני קצוות הסליל הראשוני; ברגע של ניתוק צינור המתג, עקב שטף הדליפה של הסליל הראשוני, חלק מהאנרגיה אינו מועבר מהסליל הראשוני לסליל המשני. האנרגיה האגורה במשרן תיצור תנודה מתפוררת עם קוצים יחד עם הקיבול וההתנגדות במעגל הקולטים, אשר יוצבו על גבי מתח הכיבוי כדי ליצור ספייק מתח כיבוי. סוג זה של הפסקת מתח באספקת החשמל תיצור את אותו זרם זרם מגנטיזציה חולף כמו בעת חיבור הסליל הראשי, ורעש זה יועבר למסופי הקלט והיציאה, ויוצר הפרעות מוליכות. מצד שני, לולאת זרם המיתוג בתדר גבוה המורכבת מהסליל הראשוני, צינור המתג וקבל המסנן של שנאי הדופק עשויה ליצור קרינה מרחבית משמעותית, וליצור הפרעות קרינה.
ההפרעה הנגרמת על ידי זמן ההתאוששות ההפוכה של הדיודה במעגל המיישר בתדר גבוה נגרמת על ידי זרם קדימה גדול שזורם דרך דיודת המיישר במהלך הולכה קדימה. כאשר הוא כבוי עקב מתח ההטיה ההפוכה, עקב הצטברות של יותר נשאים בצומת PN, הזרם יזרום בכיוון ההפוך במהלך התקופה שלפני היעלמות הנשאים, מה שיגרום לירידה חדה בזרם ההתאוששות ההפוכה של הנשאים נעלמים וגורמים לשינוי זרם משמעותי (di/dt).
אמצעי דיכוי הפרעות אלקטרומגנטיות
שלושת האלמנטים היוצרים הפרעות אלקטרומגנטיות הם מקור ההפרעה, נתיב התפשטות וציוד מופרע. לכן, דיכוי הפרעות אלקטרומגנטיות צריך להיעשות משלושת ההיבטים הללו.
המטרה היא לדכא מקורות הפרעה, לבטל צימוד וקרינה בין מקורות הפרעה לציוד מופרע, לשפר את יכולת האנטי-הפרעות של ציוד מופרע, ובכך לשפר את ביצועי התאימות האלקטרומגנטית של מיתוג ספקי כוח.
שימוש במסננים לדיכוי הפרעות אלקטרומגנטיות
סינון הוא שיטה חשובה לדיכוי הפרעות אלקטרומגנטיות, שיכולה לדכא ביעילות הפרעות אלקטרומגנטיות הנכנסות לציוד ברשת החשמל וגם לדכא הפרעות אלקטרומגנטיות הנכנסות לרשת החשמל בתוך הציוד. התקנת מסנן כוח מיתוג במעגלי הקלט והיציאה של ספק כוח מיתוג יכולה לא רק לפתור את בעיית ההפרעות המוליכות, אלא גם נשק חשוב לפתרון הפרעות קרינה. טכנולוגיית דיכוי הסינון מחולקת לשתי שיטות: סינון פסיבי וסינון אקטיבי.
טכנולוגיית סינון פסיבי
מעגלי סינון פסיביים הם פשוטים, חסכוניים ואמינים, מה שהופך אותם לדרך יעילה לדכא הפרעות אלקטרומגנטיות. מסננים פסיביים מורכבים ממרכיבי השראות, קיבול והתנגדות, ותפקידם הישיר הוא לפתור פליטות מוליכות.
בשל הקיבולת הגדולה של קבל הסינון במעגל אספקת החשמל המקורי, נוצרים זרמי שיא פולסים במעגל המיישר, המורכבים ממספר רב של זרמים הרמוניים מסדר גבוה וגורמים להפרעה לרשת החשמל; בנוסף, ההולכה או הניתוק של צינור המתג במעגל, כמו גם הסליל הראשוני של השנאי, יפיקו זרם פועם. בשל הקצב הגבוה של שינוי הזרם, נוצרים זרמים מושרים בתדרים שונים במעגלים שמסביב, כולל אותות הפרעות דיפרנציאליים ומצב משותף. אותות הפרעות אלו יכולים להיות מועברים לקווים אחרים של רשת החשמל ולהפריע למכשירים אלקטרוניים אחרים באמצעות שני קווי מתח. חלק סינון מצב דיפרנציאלי באיור יכול להפחית את אותות ההפרעות במצב דיפרנציאלי בתוך ספק הכוח המיתוג, ויכול להחליש מאוד את אותות ההפרעות האלקטרומגנטיות שנוצרו על ידי הציוד עצמו במהלך הפעולה ולשדר אותם לרשת החשמל. לפי חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית, מתקבל E-Ldi/dt, כאשר E הוא מפל המתח בשני הקצוות של L, L הוא השראות, ו-di/dt הוא קצב שינוי הזרם. ברור שככל שקצב השינוי הנוכחי קטן יותר, השראות הנדרשת גדולה יותר.
