Las características de la fuente de alimentación conmutada y el mecanismo de generación de interferencias electromagnéticas
Hay cuatro características básicas de las fuentes de alimentación conmutadas:
① La ubicación es relativamente clara. Principalmente concentrado en dispositivos de conmutación de energía, diodos y disipadores de calor conectados y transformadores de alta frecuencia;
② El dispositivo de conversión de energía funciona en estado de encendido/apagado. Debido al hecho de que una fuente de alimentación conmutada es un dispositivo de conversión de energía que funciona en un estado de conmutación, sus tasas de cambio de voltaje y corriente son altas, lo que resulta en una intensidad de interferencia significativa;
③ El cableado de las placas de circuito impreso (PCB) de alimentación suele realizarse manualmente. Esta disposición lo hace altamente arbitrario, lo que aumenta la dificultad de extraer parámetros de distribución de PCB y predecir y evaluar interferencias de campo cercano;
④ La frecuencia de conmutación es grande, desde decenas de miles de Hz hasta varios megahercios. Las principales formas de interferencia son las interferencias conducidas y las interferencias de campo cercano.
Mecanismo de generación de interferencias electromagnéticas.
Interferencia electromagnética generada por circuitos de conmutación.
El circuito de conmutación es el núcleo de la fuente de alimentación conmutada y está compuesto principalmente por tubos de conmutación y transformadores de alta frecuencia. El dv/dt generado por él es un pulso con una gran amplitud, una amplia banda de frecuencia y ricos armónicos. Las razones principales de esta interferencia de impulsos son dos: por un lado, la carga del tubo del interruptor es la bobina primaria de un transformador de alta frecuencia, que es una carga inductiva. En el momento en que se enciende el tubo del interruptor, la bobina primaria genera una gran sobrecorriente y aparece un pico de sobretensión alto en ambos extremos de la bobina primaria; En el momento de la desconexión del tubo del interruptor, debido al flujo de fuga de la bobina primaria, una parte de la energía no se transmite desde la bobina primaria a la bobina secundaria. La energía almacenada en el inductor formará una oscilación decreciente con picos junto con la capacitancia y la resistencia en el circuito colector, que se superpondrá al voltaje de apagado para formar un pico de voltaje de apagado. Este tipo de interrupción del voltaje de la fuente de alimentación generará la misma sobrecorriente de magnetización transitoria que cuando se conecta la bobina primaria, y este ruido se transmitirá a los terminales de entrada y salida, formando interferencia conductiva. Por otro lado, el bucle de corriente de conmutación de alta frecuencia compuesto por la bobina primaria, el tubo de conmutación y el condensador de filtro del transformador de impulsos puede generar una radiación espacial significativa, formando interferencias de radiación.
La interferencia causada por el tiempo de recuperación inverso del diodo en el circuito rectificador de alta frecuencia es causada por una gran corriente directa que fluye a través del diodo rectificador durante la conducción directa. Cuando se apaga debido al voltaje de polarización inversa, debido a la acumulación de más portadores en la unión PN, la corriente fluirá en la dirección opuesta durante el período antes de que los portadores desaparezcan, provocando una fuerte disminución en la corriente de recuperación inversa de las portadoras desaparecen y provocan un cambio significativo de corriente (di/dt).
Medidas de supresión de interferencias electromagnéticas.
Los tres elementos que forman la interferencia electromagnética son la fuente de interferencia, la ruta de propagación y el equipo perturbado. Por lo tanto, la supresión de las interferencias electromagnéticas debe realizarse desde estos tres aspectos.
El propósito es suprimir las fuentes de interferencia, eliminar el acoplamiento y la radiación entre las fuentes de interferencia y los equipos perturbados, mejorar la capacidad antiinterferencia de los equipos perturbados y, por lo tanto, mejorar el rendimiento de compatibilidad electromagnética de las fuentes de alimentación conmutadas.
Uso de filtros para suprimir las interferencias electromagnéticas.
El filtrado es un método importante para suprimir la interferencia electromagnética, que puede suprimir eficazmente la interferencia electromagnética que ingresa al equipo en la red eléctrica y también suprimir la interferencia electromagnética que ingresa a la red eléctrica dentro del equipo. La instalación de un filtro de potencia conmutada en los circuitos de entrada y salida de una fuente de alimentación conmutada no solo puede resolver el problema de la interferencia conducida, sino también un arma importante para resolver la interferencia de radiación. La tecnología de supresión de filtrado se divide en dos métodos: filtrado pasivo y filtrado activo.
Tecnología de filtrado pasivo
Los circuitos de filtrado pasivo son simples, rentables y confiables, lo que los convierte en una forma eficaz de suprimir las interferencias electromagnéticas. Los filtros pasivos están compuestos por componentes de inductancia, capacitancia y resistencia, y su función directa es resolver las emisiones conductoras.
Debido a la gran capacidad del condensador de filtrado en el circuito de alimentación original, se generan corrientes máximas de pulso en el circuito rectificador, que se componen de una gran cantidad de corrientes armónicas de alto orden y causan interferencias en la red eléctrica; Además, la conducción o corte del tubo del interruptor en el circuito, así como la bobina primaria del transformador, generarán corriente pulsante. Debido a la alta tasa de cambio de corriente, se generan corrientes inducidas de diferentes frecuencias en los circuitos circundantes, incluidas señales de interferencia de modo común y diferencial. Estas señales de interferencia pueden transmitirse a otras líneas de la red eléctrica e interferir con otros dispositivos electrónicos a través de dos líneas eléctricas. La parte de filtrado de modo diferencial en la figura puede reducir las señales de interferencia de modo diferencial dentro de la fuente de alimentación conmutada y puede atenuar en gran medida las señales de interferencia electromagnética generadas por el propio equipo durante el funcionamiento y transmitirlas a la red eléctrica. Según la ley de inducción electromagnética, se obtiene E-Ldi/dt, donde E es la caída de voltaje en ambos extremos de L, L es la inductancia y di/dt es la tasa de cambio de corriente. Obviamente, cuanto menor sea la tasa de cambio actual, mayor será la inductancia requerida.
