Ursachen der elektromagnetischen Verträglichkeit durch Schaltnetzteil
Der Grund für das Problem der elektromagnetischen Verträglichkeit, das dadurch verursacht wird, dass ein 24-V-Schaltnetzteil im Schaltzustand mit hoher Spannung und hohem Strom arbeitet, ist recht komplex. Aus Sicht der elektromagnetischen Verträglichkeit der gesamten Maschine gibt es hauptsächlich gemeinsame Impedanzkopplung, Leitungskopplung, elektrische Feldkopplung, magnetische Feldkopplung und elektromagnetische Wellenkopplung. Die drei Elemente der elektromagnetischen Verträglichkeit sind: Kratzquelle, Krankheitserregerübertragung und gestörter Körper. Die gemeinsame Widerstandskopplung bezieht sich hauptsächlich auf die gemeinsame Impedanz zwischen der Störquelle und dem gestörten Objekt elektrisch, über die das Störsignal in das gestörte Objekt gelangt. Unter Leitung-zu-Leitung-Kopplung versteht man hauptsächlich die gegenseitige Kopplung zwischen Drähten oder Leiterplattendrähten, die aufgrund der Parallelverdrahtung Kratzspannung und Kratzstrom erzeugen.
Die Kopplung elektrischer Felder ist hauptsächlich auf das Vorhandensein von Potentialunterschieden zurückzuführen, die zur Kopplung induzierter elektrischer Felder an den gestörten Körper führen. Unter Magnetfeldkopplung versteht man hauptsächlich die Kopplung niederfrequenter Magnetfelder, die in der Nähe von Hochstrom-Impulsstromleitungen erzeugt werden, an das Störobjekt. Die elektromagnetische Feldkopplung wird hauptsächlich durch hochfrequente elektromagnetische Wellen verursacht, die durch pulsierende Spannung oder Strom erzeugt werden, die durch den Raum nach außen strahlen und den entsprechenden gestörten Körper koppeln. Tatsächlich können die einzelnen Kopplungsmethoden nicht streng unterschieden werden, sondern nur mit unterschiedlichen Schwerpunkten.
Bei einem 24-V-Schaltnetzteil arbeitet der Hauptnetzschalter im Hochfrequenz-Schaltmodus bei hoher Spannung. Die Schaltspannung und der Schaltstrom ähneln nahezu Rechteckwellen. Aus der Spektrumanalyse ist bekannt, dass das Rechtecksignal reichhaltige Oberwellen höherer Ordnung enthält, die ein Frequenzspektrum von über dem 1000-fachen der Rechteckwellenfrequenz erreichen können. Da gleichzeitig die Streuinduktivität und die verteilte Kapazität des Leistungstransformators sowie der Betriebszustand des Hauptleistungsschaltgeräts nicht ideal sind, treten beim Ein- oder Ausschalten der Hochfrequenz hohe Frequenzen und Hochspannungsspitzen auf Oftmals werden harmonische Schwingungen erzeugt. Die durch die harmonische Schwingung erzeugten Oberwellen höherer Ordnung werden über die verteilte Kapazität zwischen der Schaltröhre und dem Strahler in den internen Schaltkreis übertragen oder über den Strahler und den Transformator in den Raum abgestrahlt.
Als Gleichrichter und Dauerstromdioden ist es auch ein wichtiger Grund für die Erzeugung hochfrequenter Störungen. Da der Gleichrichter und die Flyback-Diode im hochfrequenten Schaltzustand arbeiten und aufgrund der parasitären Induktivität der Diodenleitung, der Sperrschichtkapazität und des Einflusses des Sperrverzögerungsstroms arbeiten sie bei einer sehr hohen Spannung und Stromänderungsrate und erzeugen hochfrequente Schwingungen. Da sich der Gleichrichter und die Flyback-Diode im Allgemeinen in der Nähe der Stromausgangsleitung befinden, werden die von ihnen erzeugten hochfrequenten Störungen höchstwahrscheinlich über die Gleichstromausgangsleitung übertragen.
Um den Leistungsfaktor von 24-V-Schaltnetzteilen zu verbessern, werden aktive Leistungsfaktorkorrekturschaltungen eingesetzt. Gleichzeitig wurden zahlreiche Soft-Switching-Technologien eingesetzt, um die Effizienz und Zuverlässigkeit der Schaltung zu verbessern und die elektrische Belastung von Leistungsgeräten zu verringern. Unter diesen ist die Nullspannungs-, Nullstrom- oder Nullstrom-Schalttechnologie am weitesten verbreitet. Diese Technologie reduziert die von Schaltgeräten erzeugten elektromagnetischen Störungen erheblich. Allerdings nutzen sanft schaltende, verlustfreie Absorptionsschaltungen meist L und C für die Energieübertragung und nutzen die unidirektionale Leitfähigkeit von Dioden, um eine unidirektionale Energieumwandlung zu erreichen. Daher werden die Dioden in diesem Resonanzkreis zu einer Hauptquelle elektromagnetischer Störungen.
In 24-V-Schaltnetzteilen werden im Allgemeinen Energiespeicherinduktivitäten und -kondensatoren verwendet, um L- und C-Filterschaltungen zu bilden, um Differential- und Gleichtaktstörungssignale zu filtern und AC-Rechteckwellensignale in glatte DC-Signale umzuwandeln. Aufgrund der verteilten Kapazität der Induktivitätsspule ist die Induktivitätsspule
