التدخل وقمع تحويل التيار الكهربائي
إن التداخل الناتج عن مصدر طاقة التبديل نفسه يعرض التشغيل العادي للأجهزة الإلكترونية للخطر بشكل مباشر. يعد قمع الضوضاء الكهرومغناطيسية لمصدر طاقة التبديل نفسه موضوعًا مهمًا في تطوير وتصميم مصادر طاقة التبديل. تقدم هذه المقالة بإيجاز آلية توليد التداخل الكهرومغناطيسي وانتشاره في تبديل مصادر الطاقة، وتلخص عدة طرق رئيسية لمنع توليد وانتشار التداخل الكهرومغناطيسي في تبديل مصادر الطاقة.
يتميز تحويل مصدر الطاقة، كجهاز إمداد طاقة للأجهزة الإلكترونية، بمزايا الحجم الصغير والوزن الخفيف والكفاءة العالية، وقد تم استخدامه على نطاق واسع في الدوائر الرقمية. ومع ذلك، نظرًا لحالة التبديل عالية التردد، فهو مصدر تداخل قوي، والتداخل الناتج عنه يعرض التشغيل العادي للأجهزة الإلكترونية للخطر بشكل مباشر. ولذلك، فإن قمع الضوضاء الكهرومغناطيسية لمصدر طاقة التبديل نفسه وتحسين مناعته للتداخل الكهرومغناطيسي لضمان التشغيل الآمن والموثوق على المدى الطويل للأجهزة الإلكترونية يعد موضوعًا مهمًا في تطوير وتصميم تبديل مصادر الطاقة.
جيل من تحويل التدخل في إمدادات الطاقة
ينقسم التداخل الناتج عن تحويل مصادر الطاقة بشكل عام إلى فئتين: أولاً، التداخل الناتج عن المكونات الداخلية لتبديل مصادر الطاقة؛ والثاني هو التداخل الناجم عن العوامل الخارجية في تحويل مصدر الطاقة. وكلاهما ينطوي على عوامل بشرية وطبيعية.
التداخل الداخلي لتحويل مصدر الطاقة
إن التداخل الكهرومغناطيسي الناتج عن تبديل مصادر الطاقة ينتج بشكل أساسي عن تداخل التيار التوافقي عالي الترتيب الناتج عن المقوم الأساسي وتداخل جهد الذروة الناتج عن دائرة تحويل الطاقة.
المعدل الأساسي
تعد عملية تصحيح المقوم الأساسي هي السبب الأكثر شيوعًا لـ EMI. وذلك لأن الموجة الجيبية لتردد الطاقة AC لم تعد تيارًا أحادي التردد بعد التصحيح، ولكنها تصبح مكونًا للتيار المستمر وسلسلة من المكونات التوافقية بترددات مختلفة. سوف تولد التوافقيات (وخاصة التوافقيات ذات الترتيب العالي) تداخلًا في التوصيل وتداخلًا إشعاعيًا على طول خط النقل، مما يتسبب في تشويه التيار الأمامي. من ناحية، سوف يتسبب في تشويه الشكل الموجي الحالي المتصل بخط الطاقة الأمامي الخاص به، ومن ناحية أخرى، سيولد تداخلًا في الترددات الراديوية من خلال خط الطاقة.
دائرة تحويل الطاقة
دائرة تحويل الطاقة هي جوهر مصدر الطاقة المنظم، والذي ينتج نطاق ترددي واسع وتوافقيات غنية. المكونات الرئيسية التي تولد هذا التداخل النبضي هي
1) توجد سعة موزعة بين أنبوب التبديل والمشتت الحراري الخاص به والقشرة والأسلاك داخل مصدر الطاقة. عندما يتدفق أنبوب التبديل عبر تيار نبضي كبير (موجة مستطيلة بشكل عام)، يحتوي شكل الموجة على العديد من المكونات عالية التردد؛ في الوقت نفسه، يمكن أن تتسبب معلمات الجهاز المستخدمة لإيقاف تشغيل مصدر الطاقة، مثل وقت تخزين ترانزستور طاقة التبديل، والتيار الكبير لمرحلة الإخراج، ووقت الاسترداد العكسي للصمام الثنائي لمقوم التبديل، في حدوث انقطاع فوري ماس كهربائى في الدائرة، مما يولد تيار ماس كهربائى كبير. بالإضافة إلى ذلك، فإن حمل أنبوب التبديل عبارة عن محول عالي التردد أو محث لتخزين الطاقة. في لحظة توصيل أنبوب التبديل، يوجد تيار تدفق كبير في المحول الأولي، مما يسبب ذروة الضوضاء.
2) يتم استخدام المحول في مصدر طاقة تحويل المحول عالي التردد للعزل وتحويل الجهد، ولكن بسبب محاثة التسرب، يمكن توليد ضوضاء الحث الكهرومغناطيسي؛ في الوقت نفسه، في ظل ظروف التردد العالي، فإن السعة الموزعة بين طبقات المحول سوف تنقل ضوضاء توافقية عالية الترتيب من الجانب الأولي إلى الجانب الثانوي، في حين تشكل السعة الموزعة للمحول إلى الغلاف ضوضاء توافقية عالية أخرى. مسار التردد، مما يسهل على المجال الكهرومغناطيسي المتولد حول المحول أن يقترن ويشكل ضوضاء على الخيوط الأخرى.
3) عند استخدام الصمام الثنائي المعدل الجانبي الثانوي للصمام الثنائي المعدل لتصحيح التردد العالي، بسبب عامل وقت الاسترداد العكسي، لا يمكن التخلص من الشحنة المتراكمة في التيار الأمامي على الفور عند تطبيق الجهد العكسي (بسبب وجود الناقلات وتدفق التيار). بمجرد أن يكون ميل استرداد التيار العكسي كبيرًا جدًا، فإن الحث المتدفق عبر الملف يولد جهدًا ذرويًا، والذي سيولد تداخلًا قويًا عالي التردد تحت تأثير محاثة تسرب المحولات ومعلمات التوزيع الأخرى، بتردد يصل إلى عشرات من ميغاهيرتز.
4) يمكن أن تتسبب المكثفات والمحاثات ومصادر إمداد الطاقة بتبديل الأسلاك في حدوث تغييرات في خصائص المكونات ذات التردد المنخفض بسبب تشغيلها بترددات أعلى، مما يؤدي إلى حدوث ضوضاء.
