Імпульсні блоки живлення (ІБП), побудовані на основі перетворювачів постійного (випрямленого мережевого) напруги в змінну, генерують небажані перешкоди. На колекторах (стоках) силових ключів контролерів ДБЖ присутня напруга, близьке за формою до прямокутного, розмахом, що досягає 600 ... 700В. Крім того, в ДБЖ існують замкнуті ланцюги, по яких циркулюють імпульсні струми з досить крутими фронтами і спадами (0,1 ... 1 мкс) і амплітудою до 3 ... 5А і більше.
Тому ДБЖ служить джерелом інтенсивних перешкод, спектр яких простирається від 16 ... 20 кГц до десятків мегагерц. Ці перешкоди поширюються в мережу живлення змінного струму і в навантаження блоку живлення, створюючи інтерференційні смуги на екранах телевізорів, моніторів, знижуючи відношення сигнал-шум в трактах запису-відтворення відеозаписуючої апаратури і т.д. Величина цих паразитних сигналів залежить від частоти перетворення, якості вхідних і вихідних фільтруючих ланцюгів , А на частотах понад 1 МГц - від конструкції і монтажної схеми перетворювача.
Взагалі кажучи, ШІМ-перетворювачі, які працюють з постійною частотою перемикань, генерують перешкоди певною смузі частот, що полегшує завдання їх придушення і є однією з причин їх широкого застосування в схемах імпульсних БП побутової техніки .
Однак, імпульсні блоки живлення , Незалежно від типу застосовуваного ШІМ-перетворювача, повинні бути оснащені схемами придушення двох основних видів перешкод. Цими перешкодами є вхідні несиметрична (диференціальна) і вхідні симетрична (синфазна) перешкоди.
Механізми виникнення, поширення і методи боротьби в імпульсних блоках харчування з даними перешкодами розглянемо на прикладі відповідних еквівалентних схем перетворювачів.
Рис.1 Виникнення несиметричною перешкоди
Вхідна несиметрична перешкода є шумовим струмом, перебіг якого обумовлена різницею напруг Vin між двома вхідними провідниками (рис. 1). Ключовий транзистор перетворювача представлений на малюнку у вигляді перемикача Fs, який послідовно включається і вимикається з частотою пдеекточенія перетворювача. Навантаження зображена у вигляді змінного резистора RL, опір якого змінюється в залежності від струму навантаження. Пасивні елементи L і С відповідають вхідному фільтру, вбудованому в перетворювач. Крім того, практично всі перетворювачі оснащені вхідним конденсатором Cь, а деякі також мають, принаймні, невелику послідовну індуктивність (дросель), що враховується в імпедансі джерела Zs (в Zs також врахована власна індуктивність згладжує електролітичного конденсатора мережевого випрямляча).
Ефективне придушення несиметричною перешкоди досягається за допомогою шунтирующего дії конденсатора Сь, який повинен мати високу якість і характеризуватися малими еквівалентними послідовними індуктивністю (ЕПІ) і опором (ЕРС) в відповідному діапазоні частот (зазвичай в області частот перемикання і вище). У реальних схемах Сь зазвичай являє собою конденсатор постійної ємності 0,1 ... 1,0 мкф, шунтирующий електролітичний конденсатор мережевого випрямляча. У випрямлячі одночасно прагнуть застосовувати високоякісні, як правило, танталові, електролітичні конденсатори з малими ЕПІ і ЕРС.
Рис.2 Виникнення паразитного перешкоди
Симетрична перешкода виникає в такий спосіб. У перетворювачі ключовий транзистор, як правило, встановлюється таким чином, щоб забезпечувався хороший тепловий контакт між його корпусом і шасі БП (радіатором). З метою забезпечення максимальної теплопередачі товщина електричної ізоляції між колектором або стоком ключового транзистора і шасі робиться якомога менше. В результаті між стоком або колектором транзистора і шасі утворюється паразитная ємність Ср (рис.2). Коли транзисторний ключ замикається або розмикається, виникає струм перешкоди, що протікає від перемикача через паразитне ємність Ср, RL і С, а потім через заземлення назад до шасі. Цей струм досить малий, оскільки паразитная ємність невелика (її типове значення менше 10 пф). У той же час, використовуваний в перетворювачі LC фільтр абсолютно неефективний проти цього виду струму перешкоди, оскільки він протікає не через фільтр, а в обхід його.
Симетрична перешкода пригнічується за допомогою сімметрірующего трансформатора, який являє собою котушку індуктивності з двома обмотками, що мають однакове число витків. Вона має високий опором для симетричного струму, але практично нульовим для несиметричного.
Несиметричний ток (що включає струм) втікає в верхню обмотку трансформатора і випливає з нижньої. Оскільки струми через ці обмотки рівні за величиною і протилежні за напрямком, а число витків в обмотках однаково, результуючий магнітний потік в сердечнику, обумовлений несиметричним струмом, виявляється рівним нулю, хоча величина споживаного струму може бути дуже велика. Завдяки цьому в симетрувального трансформатора зазвичай використовують сердечник з високою магнітною проникністю без повітряного зазору. Причому він має досить високу індуктивність для симетричного струму при використанні обмоток всього в кілька витків. Значно менший за величиною струм симетричною перешкоди протікає в основному через нижню обмотку, а також і через верхню в одному і тому ж напрямку. Отже, сімметрірующій трансформатор має високий опором для струмів симетричною перешкоди.
В якості додаткових заходів для усунення неполадок в імпульсних БП застосовуються такі:
зменшення паразитних ємнісних зв'язків між ланцюгами первинного (мережевого) напруги і вторинними ланцюгами; вибір оптимальних режимів перемикання транзисторів і діодів, що запобігають різкі перепади напруги; скорочення площі контурів, які охоплюються ланцюгами, за якими протікають великі імпульсні струми. Важливе значення має конструкція імпульсного трансформатора ДБЖ. Первинну обмотку, як правило, розбивають на дві рівні секції, одна з яких намотується в перших шарах котушки, а інша - в останніх. Таким чином, всі інші області розташовуються між цими секціями. Крім того, первинні і вторинні обмотки зазвичай поділяються внутрішнім екраном. Досить ефективним є застосування загального екрану у вигляді короткозамкнутого витка з мідної фольги, що охоплює імпульсний трансформатор.
Перерахованих заходів, як правило, виявляється досить, і тому в побутовій апаратурі імпульсні БЖ зазвичай застосовуються без екранують кожухів.
Рис.3 Типова схема мережевого фільтра і випрямляча
Деякі з розглянутих способів боротьби з перешкодами в ДБЖ ілюструються на прикладі типової схеми мережевого випрямляча (рис. 3), що застосовується в конструкціях ВМ і ТБ. Конденсатори С5 ... С8, встановлені паралельно диодам Д1 ... Д4 мостового випрямляча напруги служать для придушення несиметричних завад. Цю ж роль виконують конденсатори С1,2, які симетрувальним потенціали мережевого проводу щодо шасі радіоелектронної техніки.