スイッチング電源の電磁両立性
高電圧および大電流のスイッチング条件下で動作するスイッチング電源によって引き起こされる電磁両立性の問題の理由は非常に複雑です。 機械全体の電磁的性質としては、主に共通インピーダンス結合、線間結合、電界結合、磁界結合、電磁波結合の種類があります。 共通インピーダンス結合は主に、妨害源と妨害対象との間の電気的な共通インピーダンスを指し、これを通じて妨害信号が妨害対象に侵入します。 線間結合とは主に、並列配線により妨害電圧や電流が発生する配線やプリント基板配線間の相互結合を指します。 電界結合は主に電位差の存在により発生し、妨害された物体に誘導電界結合が発生します。 磁界結合とは、主に大電流パルス電力線の近くで発生する低周波磁界が妨害物体に結合することを指します。 電磁界結合は主に、空間を通って外側に放射される脈動電圧または電流によって生成される高周波電磁波によるもので、その結果、対応する妨害された物体と結合します。 実際、各結合方法は厳密に区別することはできず、焦点が異なるだけです。
スイッチング電源では、主電源スイッチは高電圧で高周波スイッチング モードで動作し、スイッチング電圧と電流は方形波に近くなります。 スペクトル分析から、方形波信号には豊富な高次高調波が含まれていることが知られています。 この高次高調波のスペクトルは、方形波周波数の 1000 倍以上に達することがあります。 同時に、電源トランスの漏れインダクタンスと分布容量、および主電源スイッチ装置の非理想的な動作状態により、電源投入時や電源投入時に高周波および高電圧のピーク高調波発振が発生することがよくあります。高周波ではオフになります。 この高調波発振により発生する高次高調波は、スイッチ管とヒートシンク間の分布容量を介して内部回路に伝達されたり、ヒートシンクやトランスを介して空間に放射されます。 整流と導通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となります。 整流器とフリーホイーリング ダイオードの高周波スイッチング状態、ダイオード リード線の寄生インダクタンスと接合容量の存在、および逆回復電流の影響により、それらは高い電圧と電流変化率で動作します。高周波振動を発生させます。 整流ダイオードとフリーホイーリング ダイオードは通常、電源出力ラインの近くにあり、それらによって生成される高周波障害は DC 出力ラインを通じて伝達される可能性が最も高くなります。 力率を改善するために、スイッチング電源にはアクティブ力率改善回路が採用されています。 同時に、回路の効率と信頼性を向上させ、パワーデバイス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採用されています。 その中でも、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、スイッチングデバイスによって生成される電磁干渉を大幅に軽減します。 ただし、ほとんどのソフト スイッチの無損失吸収回路は、エネルギー転送に L と C を利用し、ダイオードの一方向の導電性を利用して一方向のエネルギー変換を実現します。 したがって、この共振回路内のダイオードは電磁障害の主な発生源になります。
スイッチング電源は一般に、エネルギー蓄積インダクタとコンデンサを使用して L および C フィルタリング回路を形成し、差動およびコモンモード妨害信号のフィルタリングを実現します。 インダクタンス コイルの分布容量により、インダクタンス コイルの自己共振周波数が低下し、その結果、多数の高周波妨害信号がインダクタンス 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側に伝播します。 フィルタコンデンサ内で妨害信号の周波数が増加すると、リード線インダクタンスの影響により、静電容量とフィルタ効果が継続的に減少し、コンデンサのパラメータも変化しますが、これも電磁干渉の原因となります。
