Come risolvere l'armonica dell'alimentatore switching
Nelle moderne apparecchiature elettroniche, l'alimentatore a commutazione è una forma di alimentazione ampiamente utilizzata, che presenta caratteristiche di dimensioni ridotte e alta efficienza. Tuttavia, l'alimentatore switching produrrà anche armoniche, che influenzeranno in una certa misura la qualità dell'alimentazione e la stabilità della rete elettrica e causeranno persino danni a circuiti e dispositivi. Pertanto, è imperativo risolvere il problema armonico della commutazione dell'alimentatore.
Cause delle armoniche negli alimentatori switching
L'onda armonica si riferisce a un tipo di forma d'onda elettrica con una frequenza maggiore rispetto all'onda fondamentale e la sua fonte generalmente deriva da fattori come carico non lineare, tensione non sinusoidale e interferenza elettromagnetica. Il principio di funzionamento dell'alimentatore switching determina che è facile produrre armoniche.
1. Effetto di cortocircuito del circuito del filtro del condensatore
Nell'alimentatore a commutazione, il circuito del filtro del condensatore riduce principalmente la tensione pulsante sull'uscita dell'alimentatore, ma ad alta frequenza anche il condensatore è un cortocircuito. Tuttavia, il cortocircuito farà fluire la corrente armonica nell'alimentatore, produrrà oscillazioni nel conduttore e causerà rumore ed effetti termici.
2. Effetto di risonanza del circuito del filtro induttanza
Nell'alimentatore a commutazione, il circuito del filtro di induttanza viene utilizzato principalmente per prevenire la pulsazione ad alta frequenza dell'uscita dell'alimentatore. Quando la corrente di carico è molto bassa, l'induttanza è in uno stato di risonanza, che produrrà corrente armonica ad alta frequenza. La corrente armonica ad alta frequenza generata risuonerà nel condensatore di alimentazione e nell'induttanza di linea e genererà un'oscillazione ad alta frequenza quando la corrente scorre.
3. Influenza della risonanza del circuito di retroazione dell'induttanza
Il circuito di feedback risonante è un'importante caratteristica prestazionale dell'alimentatore switching. Il controller di feedback viene utilizzato per monitorare continuamente il carico e l'alimentazione, in modo da regolare l'uscita dell'alimentatore nel tempo e migliorare l'efficienza dell'intero circuito. Tuttavia, il circuito di feedback induttivo ridurrà la tensione di uscita dell'alimentatore attraverso il circuito risonante, aumentando la generazione di corrente armonica.
4. L'influenza della frequenza di lavoro
Maggiore è la frequenza di lavoro dell'alimentatore switching, maggiori sono le armoniche e più ricca è la corrente armonica. La corrente ad alta frequenza genererà onde elettromagnetiche relativamente grandi sulla bobina, che porteranno anche al fenomeno per cui l'apparecchio elettrico stesso e le onde elettromagnetiche interagiscono nell'aria.
Danni derivanti dalle armoniche dell'alimentatore switching
L'armonica dell'alimentatore a commutazione danneggerà l'apparecchiatura e il sistema e il danno specifico è il seguente:
1. Danni all'alimentatore switching stesso.
L'armonica generata dalla commutazione dell'alimentatore ad alta frequenza aumenterà il consumo di calore interno del tubo di commutazione e aumenterà il rischio di danni.
2. Danni al carico
Le armoniche di uscita dell'alimentatore a commutazione influiscono sul carico, il che danneggia facilmente i componenti del circuito, in particolare per strumenti di precisione e apparecchiature mediche.
3. Danni alla rete elettrica
Dopo che l'alimentatore a commutazione emette armoniche, queste si diffonderanno attraverso la rete elettrica e aumenteranno la corrente armonica della rete elettrica, il che porterà a problemi come sovraccarico della rete elettrica, aumento della temperatura dei cavi, danni al nucleo del trasformatore di potenza e e così via, compromettendo così la stabilità.
Soluzioni alle armoniche degli alimentatori switching
Per risolvere al meglio il problema armonico degli alimentatori switching vengono solitamente adottate le seguenti soluzioni:
1. Adottare il circuito di soppressione delle armoniche.
L'uso del circuito di soppressione delle armoniche può limitare la generazione di corrente ad alta frequenza e ridurre efficacemente l'influenza della corrente armonica sull'alimentatore switching.
2. Adotta un nuovo filtro
Il nuovo filtro offre una buona soluzione al problema armonico della commutazione dell'alimentazione, come l'utilizzo di un circuito con topologia non induttiva, filtro multi-condensatore-multi-parametro e così via.
3. Migliorare la progettazione dell'alimentatore switching.
Nella progettazione di un alimentatore a commutazione, dovremmo ottimizzare i suoi componenti elettronici, le forme di cablaggio e i materiali compositi, in modo da ridurre al minimo la perdita di energia interna e il degrado energetico e ridurre la generazione di armoniche.
4. Installare apparecchi a risparmio energetico o aumentare la tensione di uscita.
Installando apparecchi a risparmio energetico o aumentando la tensione di uscita dell'alimentatore switching, è possibile ridurre efficacemente la generazione e l'influenza della corrente armonica.
