Introducción a la compatibilidad electromagnética de las fuentes de alimentación conmutadas
Las razones de los problemas de compatibilidad electromagnética causados por fuentes de alimentación conmutadas que funcionan en condiciones de conmutación de alto voltaje y alta corriente son bastante complejas. En términos de las propiedades electromagnéticas 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. El acoplamiento de impedancia común se refiere principalmente a la impedancia común entre la fuente de perturbación y el objeto perturbado eléctricamente, a través de la cual la señal de perturbación ingresa al objeto perturbado. El acoplamiento de línea a línea se refiere principalmente al acoplamiento mutuo entre cables o cables de PCB que generan perturbaciones de voltaje y corriente debido al cableado paralelo. El acoplamiento del campo eléctrico se debe principalmente a la presencia de una diferencia de potencial, que genera un acoplamiento del campo eléctrico inducido en 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 perturbadores. El acoplamiento del campo electromagnético se debe principalmente a las ondas electromagnéticas de alta frecuencia generadas por un voltaje o corriente pulsante que se irradia hacia afuera a través del espacio, lo que resulta en el acoplamiento con el cuerpo perturbado correspondiente. De hecho, cada método de acoplamiento no se puede distinguir estrictamente, sólo con diferentes enfoques.
En una fuente de alimentación conmutada, el interruptor de alimentación principal funciona en un modo de conmutación de alta frecuencia a alto voltaje, y el voltaje y la corriente de conmutación están cerca de las ondas cuadradas. A partir del análisis del espectro, se sabe que las señales de onda cuadrada contienen ricos armónicos de alto orden. El espectro de este armónico de orden superior 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 del dispositivo del interruptor de alimentación principal, a menudo se generan oscilaciones armónicas máximas de alta frecuencia y alto voltaje al encender o apagar. apagado en altas frecuencias. Los armónicos de alto orden generados por esta oscilación armónica se transmiten al circuito interno a través de la capacitancia distribuida entre el tubo del interruptor y el disipador de calor, o se irradian al espacio a través del disipador de calor y el transformador. Los diodos de conmutación utilizados para rectificación y continuación también son una causa importante de perturbaciones de alta frecuencia. Debido al estado de conmutación de alta frecuencia del rectificador y los diodos de rueda libre, la presencia de inductancia parásita y capacitancia de unión en los cables del diodo, así como la influencia de la corriente de recuperación inversa, los hacen operar a altas tasas de cambio de voltaje y corriente, y generar oscilaciones de alta frecuencia. Los diodos rectificadores y de rueda libre generalmente están cerca de la línea de salida de energía, y es más probable que las perturbaciones de alta frecuencia generadas por ellos se transmitan a través de la línea de salida de CC. Para mejorar el factor de potencia, las fuentes de alimentación conmutadas adoptan circuitos activos de corrección del factor de potencia. 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. Entre ellas, la tecnología de conmutación de voltaje cero, corriente cero o voltaje cero/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 con interruptor suave utilizan L y C para la transferencia de energía, utilizando 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.
Las fuentes de alimentación conmutadas generalmente utilizan inductores y condensadores de almacenamiento de energía para formar circuitos de filtrado L y C, logrando el filtrado de señales de perturbación de modo común y diferencial. Debido a la capacitancia distribuida de la bobina de inductancia, la frecuencia de autorresonancia de la bobina de inductancia se reduce, lo que da como resultado una gran cantidad de señales perturbadoras de alta frecuencia que pasan a través de la bobina de inductancia y se propagan 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 perturbadora en el condensador de filtro, el efecto de la inductancia del cable conduce a una disminución continua de la capacitancia y del efecto de filtrado, e incluso cambios en los parámetros del condensador, lo que también es una razón para la interferencia electromagnética.
