140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152

Раздел 16 Импульсные источники питания

Первичный источник питания

Подавление радиопомех

На Рис. 3.4 приведены графики напряжения и тока для первичного источника питания.

Графики входного напряжения, тока в конденсаторе и напряжения на конденсатореРис. 3.4. Графики входного напряжения, тока в конденсаторе и напряжения на конденсаторе

Нижний график относится к входному напряжению, средний показывает абсолютное значение входного напряжения и напряжение на конденсаторе, а на верхнем графике изображён входной ток. Время нарастания и время спада тока в конденсаторе очень малы. Ток в конденсаторе является по сути очень коротким прямоугольным импульсом. Такой сигнал имеет гармоники, простирающиеся до 5 МГц и выше. Всплески тока при коммутации ключа в преобразователе постоянного напряжения производят шумы на частоте коммутации и её гармониках, и эти шумы присутствуют также и на входе выпрямителя. Даже маломощные источники питания производят значительный шум, который создаёт помехи радио и телевидению. Импульсные источники питания и компьютеры в начале 1980-х стали создавать такие проблемы, что федеральная комиссия связи США (FCC) разработала норму, касающуюся излучения оборудованием цифрового радиошума. Позднее она изменила свои нормы, приведя их в соответствие с нормами электромагнитной совместимости Европейского сообщества. На Рис. 3.5 изображён первичный источник питания с типовым фильтром подавления электромагнитных помех.

Первичный источник питания с фильтром электромагнитных помехРис. 3.5. Первичный источник питания с фильтром электромагнитных помех

Этот фильтр содержит компоненты для подавления как синфазных, так и дифференциальных помех. Дифференциальные помехи проникают в шину питания как результат воздействия непосредственно соединённых с ней импульсных цепей. Синфазные помехи возникают из-за наличия паразитных элементов конструкции, например межвитковой ёмкости разделительного трансформатора или паразитной магнитной связи. Компоненты С4, L1, L2, С2 и С5 предназначены для подавления дифференциального сигнала. Компоненты L3, С1 и СЗ обеспечивают подавление синфазных помех.

Приборы медицинского назначения и приборы, требующие применения устройства защитного отключения при утечке на землю (УЗО), должны ограничивать ток, текущий в проводник защитного заземления. Это налагает на фильтр электромагнитных помех строгие требования. УЗО измеряет ток как в фазном, так и в нейтральном проводе. Если токи различаются, то вполне вероятно, что кто-то  случайно замкнул паразитную цепь между фазным проводом и землёй, и этот кто-то  может быть поражён электрическим током. УЗО срабатывает и отключает сеть. Токи не должны различаться более чем на 1 мА. Медицинское оборудование не должно допускать разницу токов более 100 мкА, и при правильном проектировании эта разница составляет величину значительно ниже 100 мкА.
Обычно между каждой линией питания и землёй подключают помехоподавляющий конденсатор, через который, однако, может протекать ток утечки. Наличие тока утечки распознаётся схемой УЗО как опасный режим работы. Чтобы минимизировать ток утечки, ёмкость конденсатора, подключённого между фазным проводом или нейтралью и землёй, должна быть как можно меньше. Ток утечки ограничивает ёмкость этих конденсаторов значением 470 пФ для медицинских систем и 4700 пФ для промышленных систем. Указанные конденсаторы нужны для подавления синфазных помех. Так, в схеме, изображённой на Рис. 3.5, требуется фильтр нижних частот с частотой среза около 1 кГц.

140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152