1.6. Радиопомехи. Помехоподавляющие фильтры и помехозащитное конструирование

1.6.1. Причины радиопомех и их виды

Полупроводниковые преобразователи являются источниками интенсивных радиопомех в широком частотном диапазоне от десятков килогерц до десятков и даже сотен мегагерц. Помехи проявляются в создании шума в приемно - передающих радиоустройствах, заглушающего полезную информацию.

Поясним физические причины такого воздействия преобразователей. Частоты основных гармоник напряжений и токов в них могут быть достаточно высокими и достигать сотен килогерц и более. Однако еще большую роль играют высшие гармоники, амплитуды которых велики в связи со скачкообразным изменением напряжений и токов в ветвях силового коммутатора.

Существуют две среды распространения помех: через эфир и по проводникам. Соответственно этому выделяют два вида помех: помехи излучения и кондуктивные помехи.

При излучении проводники электрической схемы действуют как антенны. Чем они длиннее и чем дальше прямой проводник с током от обратного, тем сильнее излучение. Поэтому наиболее сильное излучение создают проводники питающей сети и нагрузки, если последняя установлена далеко от преобразователя.

Кондуктивные помехи движутся по проводам. Они могут непосредственно воздействовать на радиоустройства через общий источник питания, в качестве которого вновь выступает сеть промышленного переменного тока. Токи преобразователя создают падение напряжения в сети, которое добавляется к э.д.с. сети и поступает на выводы питания радиоустройств. Часто одна и та же помеха на одном участке пути своего распространения к приемнику выступает как кондуктивная, а на другом - как помеха излучения.

Из сказанного ясно, что наибольшую роль в передаче помех выполняют внешние относительно преобразователя объекты - питающая сеть и нагрузка, которые выступают одновременно и как проводники и как излучатели помех.

Кондуктивные помехи в зависимости от характера участия земли в их передаче подразделяются на симметричные и несимметричные.

В проведении тока симметричной помехи земля непосредственно не участвует. Рис. 1.6-1 поясняет ее природу. Питающая сеть, в которой один провод заземлен, замещена источником напряжения и внутренним сопротивлениемв каждом из проводников. Через пару диодов сетевого выпрямителя сеть оказывается подключенной параллельно фильтровому конденсаторубольшой емкости. В виде примера принято, что инвертор выполнен по однотактной схеме. Поскольку фильтровый конденсатор имеет большую емкость, то ее можно представить источником напряжения, а также внутренним сопротивлением, учитывающим сопротивление обкладок и индуктивность соединительных проводов.

Два источника напряжения иоказываются включенными параллельно через малые сопротивления, то есть . При замыкании управляемого ключа скачкообразно нарастающий ток замкнется, в основном, в конденсаторе, так как внутреннее сопротивлениемало. Однако, так как оно не равно нулю, то некоторая часть тока ответвится в сеть. При этом ток импульсной помехи протекает в проводах сети в разных направлениях, то есть симметрично (рис. 1.6-1,а). Ввиду того, что, переменная составляющая напряжения между точкамиА и В мало зависит от , то есть по отношению к сети источник помех ( преобразовательП ) ведет себя как источник напряжения (рис 1.6-1,б).

Несимметричная помеха обусловлена зарядом и разрядом паразитных емкостей , существующих между отдельными точками преобразователя и землей (рис. 1.6-2,а). До замыкания ключапроводит ток диод, поэтому точкаВ оказывается соединенной с заземленным проводом сети и ее потенциал близок к нулю. При замыкании , ее потенциал скачкообразно возрастает наи ток зарядапротечет по помеченным на рис. 1.6-2,а ветвям, имеющим примерно одинаковое сопротивление. Так как, то первым можно пренебречь, что и сделано на рис. 1.6-2,а. Токи помех протекают в проводах сети в одну сторону и возвращаются через землю. Аналогичным образом происходит разряд емкостипри выключении ключа, которое сопровождается включением диода.

Токи несимметричной помехи почти не зависят от сопротивления сети , поскольку паразитная емкость мала (обычно десятки пикофарад). Поэтому преобразователь как источник помех может быть замещен источниками тока, как это и показано на рис. 1.6-2,б. В отличии от токовсимметричной помехи они полностью выходят наружу, поэтому их роль больше и борьба с ними сложнее.