スイッチング電源における高調波発生の原因
現代の電子機器ではスイッチング電源が広く使われており、小型で高効率という特徴があります。 ただし、スイッチング電源は高調波を生成する可能性もあり、電源の品質や電力網の安定性にある程度影響を及ぼし、回路やデバイスに脅威を与えることもあります。 したがって、スイッチング電源の高調波問題を解決することが急務となっています。
高調波とは、基本波よりも高い周波数の電気波形を指し、通常は非線形負荷、非正弦波電圧、電磁干渉などの要因から発生します。 スイッチング電源の動作原理によって、高調波発生に対する感受性が決まります。
1. コンデンサフィルタ回路の短絡効果
スイッチング電源では、コンデンサフィルタ回路は主に電源出力の脈動電圧を低減する役割を果たしますが、高周波条件下ではコンデンサも一種の短絡回路となります。 短絡により高調波電流が電源に流れ込み、導体に振動が発生し、ノイズや熱影響が発生する可能性があります。
2. インダクタンスフィルタ回路の共振効果
スイッチング電源では、インダクタンスフィルタ回路は主に電源出力の高周波変動を防ぐために使用されます。 負荷電流が非常に低い場合、インダクタンスは共振状態になり、高周波高調波電流が生成されます。 発生した高周波高調波電流は、電源コンデンサとラインインダクタンスに共振を引き起こし、電流が流れると高周波発振を引き起こします。
3. インダクタンス帰還回路の共振効果
共振フィードバック回路は、スイッチング電源の重要な性能特性であり、タイムリーに電力出力を調整し、回路全体の効率を向上させるために、フィードバック コントローラを通じて負荷と電源の状態を継続的に監視します。 しかし、インダクタンス帰還回路は共振回路を通じて電源の出力電圧を低下させ、高調波電流の発生を増加させます。
4. 動作周波数の影響
スイッチング電源の動作周波数が高くなるほど、高調波が高くなり、発生する高調波電流も多くなります。 また、高周波電流によりコイルには比較的大きな電磁波が発生し、電気機器本体と空気中に充満する電磁波とが相互に影響を与える現象も発生します。
