Causas de los problemas de compatibilidad electromagnética causados por las fuentes de alimentación conmutadas
Las razones de los problemas de compatibilidad electromagnética causados por las fuentes de alimentación conmutadas de 24 V que funcionan en estados de conmutación de alto voltaje y alta corriente son bastante complejas. En términos de compatibilidad electromagnética de toda la máquina, existen principalmente varios tipos: acoplamiento de impedancia común, acoplamiento de línea a línea, acoplamiento de campo eléctrico, acoplamiento de campo magnético y acoplamiento de ondas electromagnéticas. Los tres elementos generados por la compatibilidad electromagnética son: fuente de perturbación, ruta de propagación y objeto perturbado. El acoplamiento de impedancia común es principalmente la impedancia común entre la fuente de perturbación y el objeto perturbado en el campo eléctrico, a través de la cual la señal de perturbación ingresa al objeto perturbado. El acoplamiento entre líneas se refiere principalmente al acoplamiento mutuo entre cables o líneas de PCB que generan voltaje perturbador y corriente perturbadora debido al cableado paralelo.
El acoplamiento del campo eléctrico se debe principalmente a la existencia de una diferencia de potencial, que genera un acoplamiento del campo eléctrico inducido con el cuerpo perturbado. El acoplamiento de campos magnéticos se refiere principalmente al acoplamiento de campos magnéticos de baja-frecuencia generados cerca de líneas eléctricas de pulsos de alta corriente a objetos perturbados. El acoplamiento del campo electromagnético se debe principalmente a las ondas electromagnéticas de alta-frecuencia generadas por voltaje o corriente pulsante, que se irradian hacia afuera a través del espacio y se acoplan con el cuerpo perturbado correspondiente. De hecho, cada método de acoplamiento no se puede distinguir estrictamente, solo el énfasis es diferente.
En una fuente de alimentación conmutada de 24 V, el transistor de conmutación de alimentación principal funciona en un modo de conmutación de alta-frecuencia a altos voltajes. El voltaje y la corriente de conmutación están cerca de las ondas cuadradas. A partir del análisis espectral, se sabe que la señal de onda cuadrada contiene ricos armónicos-de alto orden, y el espectro de estos armónicos 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, así como al estado de funcionamiento no ideal de los principales dispositivos de conmutación de energía, a menudo se generan oscilaciones armónicas máximas de alta-frecuencia y alto-voltaje al encender o apagar a altas frecuencias. Los armónicos-de alto orden generados por estas oscilaciones armónicas se transmiten al circuito interno a través de la capacitancia distribuida entre el tubo de conmutación y el disipador de calor, o se irradian al espacio a través del disipador de calor y el transformador.
Utilizado para diodos de rectificación y de rueda libre, también es una causa importante de perturbaciones de alta-frecuencia. Debido al funcionamiento de los diodos rectificadores y de rueda libre en estado de conmutación de alta-frecuencia, la inductancia parásita y la capacitancia de unión de los cables del diodo, así como la influencia de la corriente de recuperación inversa, hacen que funcionen a altas tasas de cambio de voltaje y corriente, y generan oscilaciones de alta-frecuencia. Debido a la proximidad del rectificador y los diodos libres a la línea de salida de energía, las perturbaciones de alta-frecuencia que generan se transmiten fácilmente a través de la línea de salida de CC.
Para mejorar el factor de potencia de las fuentes de alimentación conmutadas de 24 V, se utilizan circuitos positivos de factor de potencia activo. Al mismo tiempo, para mejorar la eficiencia y confiabilidad del circuito y reducir el estrés eléctrico de los dispositivos de potencia, se ha adoptado una gran cantidad de tecnologías de conmutación suave. La tecnología de conmutación de voltaje cero, corriente cero o corriente cero se utiliza ampliamente. Esta tecnología reduce en gran medida las perturbaciones electromagnéticas generadas por los dispositivos de conmutación. Sin embargo, los circuitos de absorción sin pérdidas de interruptor suave utilizan principalmente L y C para la transferencia de energía, y utilizan la conductividad unidireccional de los diodos para lograr una conversión de energía unidireccional. Por lo tanto, los diodos de este circuito resonante se convierten en una fuente importante de perturbaciones electromagnéticas.
