Introducción al esquema de diseño de compatibilidad electromagnética de la fuente de alimentación de conmutación de alta frecuencia
Si el problema de interferencia electromagnética (EMI) de la fuente de alimentación de conmutación de alta frecuencia no se maneja correctamente, no solo contamina fácilmente la red eléctrica y afecta directamente el funcionamiento normal de otros equipos eléctricos, sino que también forma fácilmente la contaminación electromagnética cuando se transmite al espacio, lo que resulta en la fuente de alimentación electromagnética (EMC) de la fuente de alimentación de alta frecuencia. Este artículo se centra en el análisis de la interferencia electromagnética que excede el estándar en el módulo de potencia de interruptor de alta frecuencia de 1200W (24V/50A) utilizado en los paneles de suministro de alimentación de la señal ferroviaria, y propone medidas de mejora.
La interferencia electromagnética generada por las alimentaciones de conmutación de alta frecuencia se puede dividir en dos categorías: interferencia realizada e interferencia irradiada. Las perturbaciones realizadas se propagan a través de fuentes de potencia de CA con frecuencias por debajo de 30MHz; La alteración de la radiación se propaga a través del espacio, con frecuencias que van de 30 a 1000 MHz.
Análisis de fuentes de perturbación electromagnética en la fuente de alimentación de conmutación de alta frecuencia
El rectificador y el transistor de potencia Q1 en el circuito, así como los transistores de potencia Q2 a Q5, el transformador T1 de alta frecuencia y los diodos del rectificador de salida D1 a D2 en el circuito que se muestra en la Figura 1B, son las principales fuentes de interferencia electromagnética generadas durante la operación de la alimentación de conmutación de alta frecuencia. El análisis específico es el siguiente.
Los armónicos de alto orden generados durante el proceso de rectificación del rectificador generarán perturbaciones realizadas e irradiadas a lo largo de la línea de alimentación.
Los transistores de potencia de conmutación operan en estados de conducción y corte de alta frecuencia. Para reducir las pérdidas de conmutación, mejorar la densidad de potencia y la eficiencia general, la velocidad de apertura y cierre de los transistores de cambio se está volviendo cada vez más rápido. En general, dentro de unos pocos microsegundos, los transistores de cambio se abren y cierran a esta velocidad, formando voltaje de sobretensión y corriente de sobretensión, lo que generará armónicos máximos de alta frecuencia y alto voltaje, causando interferencias electromagnéticas a las líneas de entrada del espacio y la CA.
Al mismo tiempo que el transformador T1 de alta frecuencia realiza una conversión de potencia, genera un campo electromagnético alterno que irradia ondas electromagnéticas en el espacio, formando perturbaciones de radiación. La inductancia distribuida y la capacitancia del transformador oscilan y se unen al circuito de entrada de CA a través de la capacitancia distribuida entre las etapas primarias del transformador, formando perturbaciones realizadas.
Cuando el voltaje de salida es relativamente bajo, el diodo del rectificador de salida funciona en un estado de conmutación de alta frecuencia y también es una fuente de interferencia electromagnética.
Debido a la inductancia parasitaria y la capacitancia de unión de los cables de diodos, así como a la influencia de la corriente de recuperación inversa, funciona a tasas de cambio de alto voltaje y corriente. Cuanto más tiempo sea el tiempo de recuperación inverso del diodo, mayor será el impacto de la corriente máxima y más fuerte es la señal de perturbación, lo que resulta en una oscilación de atenuación de alta frecuencia, que es un tipo de perturbación de conducción de modo diferencial.
