Causas de compatibilidad electromagnética provocada por el cambio de fuentes de alimentación.
La fuente de alimentación conmutada de 24 V funciona en un estado de conmutación de alto voltaje y gran corriente, y las razones de los problemas de compatibilidad electromagnética son bastante complicadas. De la compatibilidad electromagnética de toda la máquina, existen principalmente acoplamiento de impedancia común, acoplamiento de línea a línea, acoplamiento de campo eléctrico y acoplamiento de campo magnético, acoplamiento de ondas electromagnéticas. Los tres elementos de la compatibilidad electromagnética son: fuente de interferencia, trayectoria de propagación y objeto interferido. El acoplamiento de impedancia común es principalmente la impedancia eléctrica común entre la fuente de interferencia y el objeto interferido, a través de la cual la señal de interferencia ingresa al objeto interferido. El acoplamiento línea a línea es principalmente el acoplamiento mutuo de cables o líneas de PCB que generan voltajes de interferencia y corrientes de interferencia debido al cableado paralelo.
El acoplamiento del campo eléctrico se debe principalmente a la existencia de una diferencia de potencial y al acoplamiento del campo eléctrico inducido al cuerpo perturbado. El acoplamiento del campo magnético es principalmente el acoplamiento del campo magnético de baja frecuencia generado cerca de la línea de alimentación de pulso de alta corriente al objeto perturbador. El acoplamiento del campo electromagnético es causado principalmente por ondas electromagnéticas de alta frecuencia generadas por voltaje o corriente pulsante, que se irradian hacia afuera a través del espacio y provocan el acoplamiento con el cuerpo perturbado correspondiente. De hecho, cada método de acoplamiento no se puede distinguir estrictamente, pero el enfoque es diferente.
En la fuente de alimentación conmutada de 24 V, el tubo del interruptor de alimentación principal funciona en un modo de conmutación de alta frecuencia a un voltaje muy alto. El voltaje de conmutación y la corriente de conmutación están cerca de ondas cuadradas. A partir del análisis del espectro, se sabe que la señal de onda cuadrada contiene ricos armónicos de alto orden. El espectro de este armónico de alto orden puede alcanzar más de 1000 veces la frecuencia de la onda cuadrada. Al mismo tiempo, debido a la inductancia de fuga y la capacitancia distribuida del transformador de potencia y las condiciones de trabajo no ideales del dispositivo de conmutación de energía principal, a menudo ocurren oscilaciones armónicas máximas de alta frecuencia y alto voltaje al encender o apagar a alta temperatura. frecuencias. Esta oscilación armónica genera armónicos de alto orden que se introducen en el circuito interno a través de la capacitancia distribuida entre el tubo del interruptor y el radiador o se irradian al espacio a través del radiador y el transformador.
Se utiliza en diodos de rectificación y de rueda libre y también es una causa importante de interferencias de alta frecuencia. Debido a que el rectificador y los diodos de rueda libre funcionan en un estado de conmutación de alta frecuencia, debido a la existencia de la inductancia parásita principal del diodo, la capacitancia de unión y la influencia de la corriente de recuperación inversa, funcionan bajo tasas de cambio de corriente y voltaje muy altas, y producir oscilaciones de alta frecuencia. Debido a que el rectificador y los diodos libres generalmente están cerca de la línea de salida de energía, la interferencia de alta frecuencia que generan se transmite fácilmente a través de la línea de salida de CC.
Para mejorar el factor de potencia de la fuente de alimentación conmutada de 24 V, se utilizan circuitos positivos de factor de potencia activo. Al mismo tiempo, para mejorar la eficiencia y confiabilidad de los circuitos y reducir el estrés eléctrico de los dispositivos de potencia, se utiliza ampliamente la tecnología de conmutación suave. Entre ellas, la tecnología de conmutación de tensión cero, corriente cero o corriente cero es la más utilizada. Esta tecnología reduce en gran medida las interferencias electromagnéticas generadas por los dispositivos de conmutación. Sin embargo, la mayoría de los circuitos de absorción sin pérdidas de conmutación suave utilizan L y C para la transferencia de energía, y utilizan el rendimiento de conducción unidireccional de los diodos para lograr una conversión de energía unidireccional. Por lo tanto, los diodos del circuito resonante se han convertido en una fuente importante de interferencia electromagnética.
En las fuentes de alimentación conmutadas de 24 V, los inductores y condensadores de almacenamiento de energía se utilizan generalmente para formar circuitos de filtro L y C para filtrar señales de interferencia de modo diferencial y modo común, y convertir señales de onda cuadrada de CA en señales de CC suaves. Debido a la capacitancia distribuida de la bobina inductora, la frecuencia de autorresonancia de la bobina inductora se reduce, lo que provoca que una gran cantidad de señales de interferencia de alta frecuencia pasen a través de la bobina inductora y se propaguen hacia afuera a lo largo de la línea de alimentación de CA o la línea de salida de CC. . A medida que aumenta la frecuencia de la señal de interferencia, la capacitancia y el efecto de filtrado del condensador de filtro continúan disminuyendo debido al efecto de la inductancia del cable. Hasta que la frecuencia de resonancia esté por encima de la frecuencia de resonancia, el condensador pierde completamente su función y se vuelve inductivo. El uso inadecuado de condensadores de filtro y cables demasiado largos también son causas de interferencias electromagnéticas.
Debido a la alta densidad de potencia y al alto grado de inteligencia de la fuente de alimentación conmutada de 24 V, está equipada con un microprocesador MCU. Por lo tanto, puede variar desde señales de voltaje tan altas como casi kilovoltios hasta señales de voltaje tan bajas como unos pocos voltios; desde señales digitales de alta frecuencia hasta señales analógicas de baja frecuencia. La distribución de campo dentro de la señal y la fuente de alimentación es bastante compleja. El cableado de PCB irrazonable, el diseño estructural irrazonable, el filtrado de entrada de la línea de alimentación irrazonable, el cableado de la línea de alimentación de entrada y salida irrazonable y el diseño irrazonable de la CPU y los circuitos de detección conducirán a un funcionamiento inestable del sistema o a problemas como descargas electrostáticas y transitorios eléctricos rápidos. Ráfagas de impulsos variables, caídas de rayos, sobretensiones e interferencias en la conducción, interferencias de radiación y reducción de la inmunidad a los campos electromagnéticos radiados.
