“عادةً ما ينتج عن مصدر الطاقة ضوضاء ، فكيف يتم إخماد ضوضاء مصدر الطاقة؟ يمكن لمرشح التداخل الكهرومغناطيسي ، المعروف أيضًا باسم مرشح EMI ، أن يمنع كلاً من وضع التسلسل والتداخل في الوضع الشائع ، ويمكنه بشكل فعال قمع ضوضاء الشبكة ، وتحسين القدرة على مقاومة التداخل للمعدات الإلكترونية وموثوقية النظام ، ويمكن استخدامه على نطاق واسع في المعدات الإلكترونية. أدوات القياس ومعدات غرفة الكمبيوتر وتبديل مصادر الطاقة وأنظمة القياس والتحكم وغيرها من المجالات.
“
عادةً ما ينتج عن مصدر الطاقة ضوضاء ، فكيف يتم إخماد ضوضاء مصدر الطاقة؟ يمكن لمرشح التداخل الكهرومغناطيسي ، المعروف أيضًا باسم مرشح EMI ، أن يمنع كلاً من وضع التسلسل والتداخل في الوضع الشائع ، ويمكنه بشكل فعال قمع ضوضاء الشبكة ، وتحسين القدرة على مقاومة التداخل للمعدات الإلكترونية وموثوقية النظام ، ويمكن استخدامه على نطاق واسع في المعدات الإلكترونية. أدوات القياس ومعدات غرفة الكمبيوتر وتبديل مصادر الطاقة وأنظمة القياس والتحكم وغيرها من المجالات.
1. المفهوم الأساسي لضوضاء مزود الطاقة
ضوضاء مزود الطاقة هي نوع من التداخل الكهرومغناطيسي ، وطيف التردد للضوضاء التي يتم إجراؤها يتراوح من 10 كيلو هرتز إلى 30 ميجا هرتز ، ويمكن أن يصل الحد الأقصى إلى 150 ميجا هرتز. تتميز ضوضاء مصدر الطاقة ، خاصةً تداخل الضوضاء العابر ، بسرعات متزايدة سريعة ، ومدة قصيرة ، وسعة عالية الجهد ، وعشوائية قوية ، مما يسهل التسبب في تداخل خطير في أجهزة الكمبيوتر الدقيقة والدوائر الرقمية.
اعتمادًا على اتجاه الانتشار ، يمكن تقسيم ضوضاء مصدر الطاقة إلى فئتين:
① أحدهما هو التداخل الخارجي الناتج عن خط إمداد الطاقة ؛
② فئة واحدة هي الضوضاء الناتجة عن المعدات الإلكترونية والتي يتم إجراؤها من خلال خط الكهرباء.
من منظور خصائص التكوين ، ينقسم تداخل الضوضاء إلى نوعين: تداخل الأسلوب التسلسلي والتداخل في النمط الشائع.
①. تداخل أسلوب السلسلة هو الضوضاء بين خطي طاقة (يشار إليهما بخط إلى خط).
② تداخل الأسلوب الشائع هو ضوضاء خطي الطاقة الموجودين على الأرض (يشار إليهما بالخط إلى الأرض).
2. تدخل تحويل التيار الكهربائي
يعد مصدر طاقة التبديل مصدرًا قويًا للتداخل ، والتداخل الناتج عن نفسه يعرض التشغيل العادي للمعدات الإلكترونية للخطر بشكل مباشر. لذلك ، فإن قمع الضوضاء الكهرومغناطيسية لمزود طاقة التبديل نفسه ، مع تحسين مناعته ضد التداخل الكهرومغناطيسي ، يتطلب اهتمامًا خاصًا في عملية التصميم والتطوير.
ينقسم تداخل تبديل مصدر الطاقة عمومًا إلى فئتين: الأولى هي التداخل الناجم عن المكونات الداخلية لإمداد طاقة التبديل ؛ والآخر هو التداخل الناجم عن تبديل مصدر الطاقة بسبب تأثير العوامل الخارجية.
2.1 التداخل من المكونات الداخلية
ينتج EMI الناتج عن تبديل مصدر الطاقة بشكل أساسي عن تداخل التيار التوافقي عالي الترتيب الناتج عن المقوم الأساسي وتداخل الجهد الذروة الناتج عن دائرة تحويل الطاقة.
إن عملية تصحيح المقوم الأساسي هي السبب الأكثر شيوعًا لحدوث التداخل الكهرومغناطيسي. وذلك لأن الموجة الجيبية المتردد لتردد الطاقة لم تعد تيارًا واحدًا للتردد بعد التصحيح ، ولكنها أصبحت مكونًا للتيار المستمر وسلسلة من المكونات التوافقية بترددات مختلفة. وستتبع التوافقيات (خاصة التوافقيات الأعلى) خط النقل. تداخل التوصيل و يتولد التداخل الإشعاعي ، ويتم تشويه تيار الواجهة الأمامية ، من ناحية ، يتم تشويه شكل الموجة الحالي المتصل بخط الطاقة الأمامي ، ومن ناحية أخرى ، يتم إنشاء تداخل التردد اللاسلكي عبر خط الطاقة.
② دائرة تحويل الطاقة هي جوهر التبديل المنظم لإمداد الطاقة. المكونات الرئيسية التي تنتج هذا التداخل النبضي هي:
أ. أنبوب التبديل. توجد سعة موزعة بين أنبوب التبديل والرادياتير والغلاف والأسلاك داخل مصدر الطاقة. عندما يتدفق تيار نبضي كبير (موجة مستطيلة بشكل عام) عبر أنبوب التبديل ، يحتوي شكل الموجة على العديد من المكونات عالية التردد ؛ عند في نفس الوقت ، يستخدم مصدر طاقة التبديل معلمات الجهاز مثل وقت تخزين أنبوب طاقة التبديل ، والتيار الكبير لمرحلة الإخراج ، ووقت الاسترداد العكسي لصمام التبديل الثنائي المعدل سيؤدي إلى قصر الدائرة على الفور ، مما ينتج عنه تيار دائرة قصر كبير. بالإضافة إلى ذلك ، فإن حمل أنبوب التحويل عبارة عن محول عالي التردد أو مخزن للطاقة. المحاثة ، في اللحظة التي يتم فيها تشغيل أنبوب التبديل ، يظهر تيار تدفق كبير في المرحلة الأولية جانب المحول ، مما يتسبب في ذروة الضوضاء.
ب.محول عالي التردد. يتم استخدام المحول في مصدر طاقة التبديل للعزل والتحويل ، ولكن بسبب تحريض التسرب ، سيتم إنشاء ضوضاء الحث الكهرومغناطيسي ؛ في نفس الوقت ، سوف تتسبب السعة الموزعة بين طبقات المحولات في حدوث ضوضاء متناسقة عالية المستوى في المرحلة الأولية الجانب تحت ظروف التردد العالي يتم تمريره إلى المرحلة الثانوية ، وتشكل السعة الموزعة للمحول إلى الغلاف مسارًا آخر عالي التردد ، مما يسهل على المجال الكهرومغناطيسي المتولد حول المحول أن يتزاوج على خيوط أخرى لتكوين ضوضاء.
ج. الصمام الثنائي المعدل. عندما يتم استخدام الصمام الثنائي المعدل الجانبي الثانوي كمقوم عالي التردد ، نظرًا لعامل وقت الاسترداد العكسي ، لا يمكن التخلص من الشحنة المتراكمة في التيار الأمامي فورًا عند تطبيق الجهد العكسي (بسبب وجود ناقلات ، والتيار) تدفق الماضي). بمجرد أن يكون منحدر استرداد التيار العكسي كبيرًا جدًا ، فإن الحث الذي يتدفق عبر الملف سيولد جهدًا قصويًا ، والذي سيولد تداخلًا قويًا عالي التردد تحت تأثير محاثة تسرب المحولات ومعلمات التوزيع الأخرى ، ويمكن أن يصل تردده إلى عدة عشرات ميغا هرتز.
د – المكثفات والمحاثات والأسلاك. نظرًا لأن مصدر طاقة التبديل يعمل بتردد أعلى ، فإن خصائص مكونات التردد المنخفض ستتغير ، مما يؤدي إلى حدوث ضوضاء.
2.2 الاضطرابات الخارجية
يمكن أن يوجد التداخل الخارجي لتبديل مصدر الطاقة في “الوضع المشترك” أو “الوضع التفاضلي”. يمكن أن يختلف نوع الاضطراب من اضطراب ارتفاع قصير المدى إلى فقدان كامل للطاقة. وهي تشمل أيضًا تباين الجهد ، وتغير التردد ، وتشوه شكل الموجة ، والضوضاء المستمرة أو الفوضى ، والعابرات ، وما إلى ذلك. أنواع اضطرابات الطاقة موضحة في الجدول أدناه.
الجدول 1-1 أنواع الاضطرابات الخارجية لتبديل مصدر الطاقة
الأسباب النموذجية لأنواع تداخل الرقم التسلسلي
1 ضربة صاعقة إسقاط اتصال حمولة ثقيلة جهد شبكة منخفض
2 فقدان الطاقة الطقس السيئ ؛ فشل المحول ؛ أسباب أخرى للفشل
3 عدم استقرار مولد إزاحة التردد ؛ فشل الشبكة الإقليمية
4 رادار الضوضاء الكهربائية ، إشارات الراديو ، تقوس شركات الطاقة والمعدات الصناعية ، المحولات والمحولات
5 يؤدي الارتفاع المفاجئ إلى تخفيف العبء ؛ وصنبور المحول غير مناسب
6 تصحيح التشويه التوافقي ؛ تبديل الحمل ؛ تبديل مصدر الطاقة ؛ محرك التحكم في السرعة
7 صاعقة عابرة ؛ تبديل معدات تحميل خط الطاقة ؛ تبديل مكثف تعويض عامل الطاقة ؛ فصل محرك عدم التحميل
من بين أنواع التداخل العديدة الواردة في الجدول 1-1 ، فإن الأنواع الرئيسية التي يمكن نقلها من خلال مصدر الطاقة والتسبب في تلف المعدات أو التأثير على عملها هي مجموعات النبضات الكهربائية السريعة العابرة وموجات الصدمة المفاجئة ، بينما التفريغ الكهروستاتيكي والتداخلات الأخرى طالما أن جهاز الإمداد بالطاقة نفسه لا يحدث في حالة توقف الاهتزاز وانخفاض جهد الخرج ، فلن يتسبب ذلك في التأثير على المعدات الكهربائية بسبب مصدر الطاقة.
3. بعض التدابير لقمع التدخل
يجب أن يتم قمع التداخل الكهرومغناطيسي يدويًا من مصدر الاضطراب ومسار الإرسال والجهاز المضطرب. الأول هو قمع مصدر الاضطراب والقضاء المباشر على سبب الاضطراب ؛ والثاني هو القضاء على الاقتران والإشعاع بين مصدر الاضطراب والجهاز المضطرب ، وقطع مسار انتشار التداخل الكهرومغناطيسي ؛ والثالث هو تحسين مناعة الجهاز المضطرب وتقليل تأثيره على الحساسية للضوضاء. الطرق الشائعة هي التدريع والتأريض والتصفية.
3.1 درع
يمكن لتقنية التدريع أن تمنع بشكل فعال تداخل الإشعاع الكهرومغناطيسي لمصدر طاقة التبديل ، أي أن المجال الكهربائي محمي بمواد ذات توصيل جيد ، والمجال المغناطيسي محمي بمواد ذات نفاذية مغناطيسية عالية.
3.2 التأريض
ما يسمى بالتأريض هو إنشاء مسار توصيل بين نقطتين من أجل توصيل المعدات أو المكونات الإلكترونية بنقطة مرجعية معينة تسمى “الأرض”. التأريض هو طريقة مهمة لتبديل معدات إمداد الطاقة لقمع التداخل الكهرومغناطيسي.يمكن أن يلعب توصيل بعض أجزاء مصدر الطاقة بالأرض دورًا في قمع التداخل. يجب اتباع مبدأ “التأريض من نقطة واحدة” في تصميم نظام الدائرة. إذا تم تشكيل عدة نقاط تأريض ، ستظهر حلقة تأريض مغلقة ، وسيتم إنشاء ضوضاء الحث المغناطيسي عندما تمر خطوط المجال المغناطيسي عبر الحلقة. في الواقع ، من الصعب تحقيق “التأريض من نقطة واحدة”. لذلك ، من أجل تقليل مقاومة التأريض والقضاء على تأثير السعة الموزعة ، تم اعتماد التأريض المستوي أو متعدد النقاط. يتم استخدام المستوى الموصل كمرجع الأرض ، وكل جزء يحتاج إلى تأريض متصل بالأرض المرجعية القريبة. لتقليل انخفاض الجهد بشكل أكبر عبر عودة الأرض ، يمكن استخدام مكثفات الالتفاف لتقليل حجم تيار العودة. في نظام الدائرة حيث يتعايش التردد المنخفض والتردد العالي ، يجب توصيل الأسلاك الأرضية لدائرة التردد المنخفض والدائرة عالية التردد ودائرة الطاقة بشكل منفصل ، ثم توصيلها بالنقطة المرجعية المشتركة.
3.3 التصفية
التصفية هي طريقة فعالة لقمع التداخل الذي تم إجراؤه وتلعب دورًا مهمًا للغاية في تصميم التوافق الكهرومغناطيسي للمعدات أو الأنظمة. كوحدة مهمة لقمع التداخل الذي تم إجراؤه لخط الطاقة ، يمكن لمرشح EMI أن يمنع التداخل من شبكة الطاقة ضد مصدر الطاقة نفسه ، ويمكنه أيضًا قمع التداخل الناتج عن تبديل مصدر الطاقة وإعادته إلى شبكة الطاقة . في دائرة المرشح ، يتم أيضًا استخدام العديد من مكونات المرشح الخاصة ، مثل مكثفات التغذية ، والمكثفات ثلاثية الأطراف ، وحلقات الفريت المغناطيسية ، والتي يمكن أن تحسن خصائص المرشح للدائرة. يعد التصميم المناسب أو الاختيار المناسب للفلاتر والتركيب الصحيح للفلاتر واستخدامها جزءًا مهمًا من تقنية منع التداخل.