Đặc điểm của nguồn điện chuyển mạch và cơ chế tạo nhiễu điện từ
Có bốn đặc điểm cơ bản của việc chuyển đổi nguồn điện:
① Vị trí tương đối rõ ràng. Chủ yếu tập trung vào các thiết bị chuyển mạch nguồn, điốt, tản nhiệt được kết nối và máy biến áp tần số cao;
② Thiết bị chuyển đổi năng lượng hoạt động ở trạng thái bật/tắt. Do nguồn điện chuyển mạch là một thiết bị chuyển đổi năng lượng hoạt động ở trạng thái chuyển mạch nên tốc độ thay đổi điện áp và dòng điện của nó cao, dẫn đến cường độ nhiễu đáng kể;
③ Việc đi dây của bảng mạch in nguồn (PCB) thường được bố trí thủ công. Sự sắp xếp này làm cho nó có tính tùy tiện cao, làm tăng khó khăn trong việc trích xuất các tham số phân bố PCB cũng như dự đoán và đánh giá nhiễu trường gần;
④ Tần số chuyển mạch lớn, từ hàng chục nghìn Hz đến vài megahertz. Các dạng nhiễu chính là nhiễu dẫn truyền và nhiễu trường gần.
Cơ chế tạo nhiễu điện từ
Nhiễu điện từ được tạo ra bởi các mạch chuyển mạch
Mạch chuyển mạch là cốt lõi của nguồn điện chuyển mạch, chủ yếu bao gồm các ống chuyển mạch và máy biến áp tần số cao. DV/dt do nó tạo ra là một xung có biên độ lớn, dải tần rộng và sóng hài phong phú. Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nhiễu xung này có hai nguyên nhân: một mặt, tải ống công tắc là cuộn sơ cấp của máy biến áp tần số cao, là tải cảm ứng. Tại thời điểm bật ống công tắc, cuộn sơ cấp tạo ra dòng điện tăng đột biến lớn và điện áp đỉnh tăng cao xuất hiện ở cả hai đầu của cuộn sơ cấp; Tại thời điểm ngắt ống công tắc, do từ thông rò rỉ của cuộn sơ cấp nên một phần năng lượng không được truyền từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp. Năng lượng tích trữ trong cuộn cảm sẽ hình thành dao động phân rã với các xung cùng với điện dung và điện trở trong mạch thu, sẽ được đặt chồng lên điện áp tắt để tạo thành xung điện áp tắt. Kiểu gián đoạn điện áp nguồn này sẽ tạo ra dòng điện đột biến từ hóa tương tự như khi cuộn sơ cấp được kết nối và tiếng ồn này sẽ được truyền đến đầu vào và đầu ra, tạo thành nhiễu dẫn điện. Mặt khác, vòng dòng chuyển mạch tần số cao bao gồm cuộn sơ cấp, ống chuyển mạch và tụ lọc của máy biến áp xung có thể tạo ra bức xạ không gian đáng kể, tạo thành nhiễu bức xạ.
Sự nhiễu gây ra bởi thời gian phục hồi ngược của diode trong mạch chỉnh lưu tần số cao là do dòng điện thuận lớn chạy qua diode chỉnh lưu trong quá trình dẫn thuận. Khi nó bị tắt do điện áp phân cực ngược, do sự tích tụ nhiều sóng mang hơn trong điểm nối PN, dòng điện sẽ chạy theo hướng ngược lại trong khoảng thời gian trước khi các sóng mang biến mất, khiến dòng phục hồi ngược của các sóng mang biến mất và gây ra sự thay đổi dòng điện đáng kể (di/dt).
Các biện pháp ngăn chặn nhiễu điện từ
Ba yếu tố hình thành nhiễu điện từ là nguồn nhiễu, đường truyền và thiết bị bị nhiễu. Vì vậy, việc ngăn chặn nhiễu điện từ nên được thực hiện từ ba khía cạnh này.
Mục đích là để ngăn chặn các nguồn nhiễu, loại bỏ sự ghép nối và bức xạ giữa các nguồn nhiễu và thiết bị bị nhiễu, cải thiện khả năng chống nhiễu của thiết bị bị nhiễu và từ đó cải thiện hiệu suất tương thích điện từ của các nguồn điện chuyển mạch.
Sử dụng bộ lọc để triệt tiêu nhiễu điện từ
Lọc là một phương pháp quan trọng để triệt tiêu nhiễu điện từ, có thể triệt tiêu hiệu quả nhiễu điện từ xâm nhập vào thiết bị trong lưới điện và cũng triệt tiêu nhiễu điện từ xâm nhập vào lưới điện trong thiết bị. Việc lắp đặt bộ lọc nguồn chuyển mạch trong mạch đầu vào và đầu ra của nguồn điện chuyển mạch không chỉ có thể giải quyết vấn đề nhiễu dẫn điện mà còn là vũ khí quan trọng để giải quyết nhiễu bức xạ. Công nghệ triệt tiêu lọc được chia thành hai phương pháp: lọc thụ động và lọc chủ động.
Công nghệ lọc thụ động
Mạch lọc thụ động rất đơn giản, tiết kiệm chi phí và đáng tin cậy, khiến chúng trở thành một cách hiệu quả để triệt tiêu nhiễu điện từ. Bộ lọc thụ động bao gồm các thành phần điện cảm, điện dung và điện trở, và chức năng trực tiếp của chúng là giải quyết phát xạ dẫn điện.
Do công suất lớn của tụ lọc trong mạch cấp nguồn ban đầu, dòng điện xung cực đại được tạo ra trong mạch chỉnh lưu, bao gồm một số lượng lớn dòng điện hài bậc cao và gây nhiễu cho lưới điện; Ngoài ra, sự dẫn hoặc cắt của ống công tắc trong mạch cũng như cuộn sơ cấp của máy biến áp sẽ tạo ra dòng điện xung. Do tốc độ thay đổi dòng điện cao, dòng điện cảm ứng có tần số khác nhau được tạo ra trong các mạch xung quanh, bao gồm cả tín hiệu nhiễu chế độ chung và vi sai. Các tín hiệu nhiễu này có thể được truyền đến các đường dây khác của lưới điện và gây nhiễu cho các thiết bị điện tử khác thông qua hai đường dây điện. Phần lọc chế độ vi sai trong hình có thể giảm tín hiệu nhiễu chế độ vi sai bên trong nguồn điện chuyển mạch và có thể làm giảm đáng kể các tín hiệu nhiễu điện từ do chính thiết bị tạo ra trong quá trình vận hành và truyền chúng đến lưới điện. Theo định luật cảm ứng điện từ, thu được E-Ldi/dt, trong đó E là điện áp rơi ở hai đầu của L, L là độ tự cảm và di/dt là tốc độ thay đổi dòng điện. Rõ ràng, tốc độ thay đổi dòng điện càng nhỏ thì độ tự cảm cần thiết càng lớn.
