통신 스위칭 전원 공급 장치의 EMC 문제 해결
통신 스위칭 전원 공급 장치는 소형, 경량, 고효율, 안정적인 작동 및 원격 모니터링이라는 장점으로 인해 프로그램 제어 스위칭, 광 데이터 전송, 무선 기지국, 케이블 TV 시스템 및 IP 네트워크에 널리 사용됩니다. 정보기술 장비의 정상적인 작동을 위한 원동력입니다.
정보기술의 발달로 인해 정보기술 장비는 발달된 중심 도시부터 산간 오지에 이르기까지 전국 곳곳에 확산되어 사람들 간의 의사소통과 정보 전달에 큰 편의를 제공하고 있습니다. 도시와 농촌의 차이로 인해 통신 장비의 전원 공급 네트워크에는 안정적인 대규모 전력망 전원 공급 방식과 독립적인 소수력 전력 공급 방식이 모두 포함됩니다. 소규모 수력 발전소의 전력 공급 모드에서는 수량의 변화, 사용자 전력 소비의 큰 변화, 발전 장비의 불안정한 작동으로 인해 전력망의 파형 왜곡이 심하고 전압 변동이 큽니다. 동시에 배전 시스템의 비표준 배선은 통신 스위칭 전원 공급 장치에 심각한 문제를 야기합니다.
철도통신과 전력통신이 발전하고 성장하고 있다. 전기 기관차에서 발생하는 강한 유도 전압으로 인해 접지 전압이 크게 변동하여 그리드 전압에 상당한 변동이 발생합니다. 강한 전기장은 스위칭 전원 공급 장치의 작동에 일시적인 불안정성을 쉽게 유발할 수 있습니다. 고전압 전력망 근처에서 작동하는 통신 스위칭 전원 공급 장치는 그리드 전압이 안정적이지만 그리드 부하 변화로 인해 발생하는 강한 전자기장 간섭의 영향을 받기 쉽습니다.
따라서 통신 스위칭 전원 공급 장치는 강력한 전자기 간섭 저항, 특히 낙뢰, 서지 및 그리드 전압 변동에 대한 적응성을 가져야 합니다. 또한 정전기 간섭, 전기장, 자기장, 전자파에 대한 충분한 간섭 방지 능력을 갖추어 통신 장비에 대한 전원 공급의 정상적인 작동과 안정성을 보장해야 합니다.
한편, 통신용 스위칭 전원장치 내부의 전원스위치용 트랜지스터, 정류기 또는 환류다이오드, 주전원 트랜스포머 등이 고전압, 대전류, 고주파 스위칭 모드로 동작함에 따라 전압 및 전류 파형이 대부분 구형파입니다. 고전압 및 고전류의 구형파 스위칭 과정에서 심각한 고조파 전압 및 전류가 생성됩니다. 이러한 고조파 전압 및 전류는 전원 공급 장치의 입력 라인이나 스위칭 전원 공급 장치의 출력 라인을 통해 전달되어 동일한 전력망에서 통신 전원 공급 장치를 통해 전력을 공급받는 다른 장치 및 전력망에 간섭을 유발합니다. 동시에 프로그램 제어 스위칭 장비, 무선 기지국, 광 전송 장비 및 케이블 TV 장비와 같은 통신 전원 공급 장치에 간섭을 유발하여 제대로 작동할 수 없게 만듭니다. 한편, 심한 고조파 전압 및 전류는 스위칭 전원 내부에 전자기 간섭을 발생시켜 스위칭 전원 내부 동작을 불안정하게 만들고 성능을 저하시킨다. 일부 전자기장은 스위치 전원 공급 장치 케이스의 틈을 통해 주변 공간으로 방사되며, 전력선 및 DC 출력 라인을 통해 생성된 방사 전자기장과 함께 공간을 통해 전파되어 다른 고주파 장비 및 민감한 장비에 간섭을 일으킵니다. 전자기장으로 인해 다른 장비가 비정상적으로 작동할 수 있습니다.
스위칭 전원 공급 장치의 전자기 호환성 문제
고전압 및 고전류 스위칭 상태에서 작동하는 통신 스위칭 전원 공급 장치로 인해 발생하는 전자기 호환성 문제는 매우 복잡합니다. 전체 기계의 전자기 호환성 측면에서 보면 공통 임피던스 결합, 라인 간 결합, 전기장 결합, 자기장 결합 및 전자기파 결합 등 주로 여러 유형이 있습니다. 전자기 호환성의 세 가지 요소는 간섭 소스, 전파 경로 및 간섭 개체입니다. 공통 임피던스 커플 링은 주로 간섭 소스와 간섭 대상 사이의 전기적 공통 임피던스를 말하며 이를 통해 간섭 신호가 간섭 대상에 들어갑니다. 라인-라인 결합은 주로 병렬 배선으로 인해 간섭 전압 및 간섭 전류가 발생하는 전선 또는 PCB 와이어 사이의 상호 결합을 의미합니다. 전기장 결합은 주로 전위차의 존재로 인해 발생하며, 이로 인해 유도된 전기장이 간섭 대상체에 결합됩니다. 자기장 결합은 주로 고전류 펄스 전력선 근처에서 생성된 저주파 자기장이 간섭 물체에 결합되는 것을 의미합니다. 전자기파 결합은 주로 전압이나 전류의 맥동에 의해 생성된 고주파 전자기파에 의해 발생하며, 이는 공간을 통해 외부로 방사되어 해당 간섭체와 결합됩니다. 실제로 각 결합 방법은 초점이 다를 뿐 엄밀히 구분할 수는 없습니다.
스위칭 전원 공급 장치에서 주 전원 스위치는 고전압에서 고주파 스위칭 모드로 작동합니다. 스위칭 전압과 전류는 모두 구형파이며, 이 구형파에 포함된 고차 고조파의 스펙트럼은 구형파 주파수의 1000배 이상에 도달할 수 있습니다. 동시에, 전력 변압기의 누설 인덕턴스 및 분산 커패시턴스뿐만 아니라 주 전원 스위칭 장치의 불만족스러운 작동 상태로 인해 고주파수 및 고전압 피크 고조파 발진이 자주 발생합니다. 켜거나 끕니다. 이 고조파 진동에 의해 생성된 고차 고조파는 스위치 튜브와 방열판 사이의 분산 용량을 통해 내부 회로로 전달되거나 방열판과 변압기를 통해 공간으로 방사됩니다. 정류 및 연속에 사용되는 스위칭 다이오드도 고주파 간섭의 중요한 원인입니다. 정류기 및 환류 다이오드의 고주파 스위칭 상태로 인해 다이오드 리드에 기생 인덕턴스 및 접합 용량이 존재하고 역회복 전류의 영향으로 인해 높은 전압 및 전류 변화율로 작동하게 되며, 고주파 진동이 발생합니다. 정류기 및 프리휠링 다이오드는 일반적으로 전원 출력 라인에 가깝기 때문에 이들에 의해 생성된 고주파 간섭은 DC 출력 라인을 통해 전달될 가능성이 가장 높습니다.
역률을 개선하기 위해 통신용 스위칭 전원장치에는 능동형 역률보상 회로가 사용된다. 동시에 회로의 효율성과 신뢰성을 향상시키고 전력 장치의 전기적 스트레스를 줄이기 위해 많은 소프트 스위칭 기술이 채택되었습니다. 그 중에서 영전압, 영전류, 영전압 영전류 스위칭 기술이 가장 널리 사용되고 있다. 이 기술은 스위칭 장치에서 발생하는 전자기 간섭을 크게 줄입니다. 그러나 소프트 스위칭 무손실 흡수 회로는 단방향 에너지 변환을 달성하기 위해 다이오드의 단방향 전도성을 활용하여 에너지 전달을 위해 l 및 c를 사용하는 경우가 많습니다. 따라서 이 공진 회로의 다이오드는 전자기 간섭의 주요 원인이 됩니다.
