スイッチング電源の電磁両立性の説明
スイッチング電源は高電圧、大電流のスイッチング状態で動作するため、電磁両立性問題の原因は非常に複雑です。機械全体の電磁気学には、主に共通インピーダンス結合、線路間結合、電界結合、磁界結合、電磁波結合などいくつかの種類があります。共通インピーダンス結合は、主に妨害源と妨害物体の間に電気的に存在する共通インピーダンスであり、これを介して妨害信号が妨害物体に入ります。線路結合は、主に電線または PCB 線路の妨害電圧と妨害電流が並行配線と相互結合することによって発生します。電界結合は主に電位差が存在することによって発生し、電界結合によって妨害物体に誘導電界が発生します。磁界結合は主に高電流のパルス電源線路付近で発生し、結合対象に低周波磁界を発生させます。 電磁場結合は主に、高周波電磁波によって生成された脈動電圧または電流が空間を通って外向きに放射され、それに応じて被災体に結合します。実際には、各結合タイプを厳密に区別することはできず、異なるものに焦点を当てるだけです。
スイッチング電源では、主電源スイッチング管が非常に高電圧、高周波スイッチングモードにあり、スイッチング電圧とスイッチング電流は矩形波に近く、スペクトル分析から、矩形波信号には豊富な高調波が含まれています。高調波のスペクトルは、矩形波周波数の1000倍以上になることがあります。同時に、電源トランスの漏れインダクタンスと分配容量、および主電源スイッチングデバイスの非理想的な動作状態により、高周波のオンまたはオフ時に高周波および高電圧スパイク高調波振動が頻繁に発生します。この高調波振動は高調波を生成し、スイッチング管とヒートシンク間の分配容量を介して内部回路に伝達されるか、ヒートシンクとトランスを介して空間に放射されます。整流と更新に使用されるスイッチングダイオードも、高周波障害の重要な原因です。 整流ダイオードとリダンダントダイオードは高周波スイッチング状態で動作するため、ダイオードには寄生インダクタンス、接合容量、逆回復電流が存在するため、非常に高い電圧と電流の変化率で動作し、高周波振動を生成します。 整流ダイオードとリダンダントダイオードは一般に電源出力ラインに近いため、発生する高周波障害はDC出力ラインを介して伝達される可能性が最も高くなります。 スイッチング電源は力率を改善するために、能動力率補正回路に使用されます。 同時に、回路の効率と信頼性を向上させ、電源装置の電気的ストレスを軽減するために、多数のソフトスイッチング技術が使用されています。 その中で、ゼロ電圧、ゼロ電流、またはゼロ電圧/ゼロ電流スイッチング技術が最も広く使用されています。 この技術は、スイッチング装置によって発生する電磁障害を大幅に軽減します。 しかし、ほとんどのソフトスイッチング無損失吸収回路は、エネルギー転送にL、Cを使用し、ダイオードの一方向導電性を利用して一方向エネルギー変換を実現しているため、ダイオードの共振回路が電磁妨害の主な原因となっています。
スイッチング電源は、一般的にエネルギー貯蔵インダクタとコンデンサを使用してL、Cフィルタ回路を形成し、差動モードとコモンモードの迷惑信号のフィルタリングを実現します。インダクタコイルの分布容量により、インダクタコイルの自己共振周波数が低下し、大量の高周波迷惑信号がインダクタコイルを通過し、AC電源ラインまたはDC出力ラインに沿って外部に放出されます。フィルタコンデンサは、迷惑信号の周波数の上昇とともに、リードインダクタンスの役割により、静電容量とフィルタリング効果が継続的に低下し、コンデンサパラメータの変化にもつながり、電磁妨害の原因にもなります。
