Introducere în compatibilitatea electromagnetică a surselor de alimentare cu comutare
Motivele problemelor de compatibilitate electromagnetică cauzate de comutarea surselor de alimentare care funcționează în condiții de comutare de înaltă tensiune și curent ridicat sunt destul de complexe. În ceea ce privește proprietățile electromagnetice ale întregii mașini, există în principal mai multe tipuri: cuplare de impedanță comună, cuplare linie la linie, cuplare câmp electric, cuplare câmp magnetic și cuplare unde electromagnetice. Cuplajul de impedanță comună se referă în principal la impedanța comună dintre sursa de perturbare și obiectul perturbat electric, prin care semnalul de perturbare intră în obiectul perturbat. Cuplarea linie la linie se referă în principal la cuplarea reciprocă între fire sau fire PCB care generează tensiune și curent perturbatori datorită cablajului paralel. Cuplarea câmpului electric se datorează în principal prezenței diferenței de potențial, care generează cuplarea câmpului electric indus pe corpul perturbat. Cuplarea câmpului magnetic se referă în principal la cuplarea câmpurilor magnetice de joasă frecvență generate în apropierea liniilor electrice cu impulsuri de curent ridicat la obiecte perturbatoare. Cuplarea câmpului electromagnetic se datorează în principal undelor electromagnetice de înaltă frecvență generate de tensiunea pulsatorie sau curentul care radiază în exterior prin spațiu, rezultând cuplarea cu corpul perturbat corespunzător. De fapt, fiecare metodă de cuplare nu poate fi strict distinsă, doar cu focusuri diferite.
Într-o sursă de alimentare cu comutare, întrerupătorul principal de alimentare funcționează într-un mod de comutare de înaltă frecvență la o tensiune înaltă, iar tensiunea și curentul de comutare sunt aproape de undele pătrate. Din analiza spectrului, se știe că semnalele de unde pătrate conțin armonici bogate de ordin înalt. Spectrul acestei armonici de ordin superior poate atinge de peste 1000 de ori frecvența undei pătrate. În același timp, din cauza inductanței de scurgere și a capacității distribuite a transformatorului de putere, precum și a stării de funcționare neideale a dispozitivului principal de comutare de alimentare, sunt adesea generate oscilații armonice de vârf de înaltă frecvență și de înaltă tensiune la pornire sau oprit la frecvențe înalte. Armonicile de ordin înalt generate de această oscilație armonică sunt transmise circuitului intern prin capacitatea distribuită între tubul comutatorului și radiatorul sau radiate în spațiu prin radiatorul și transformatorul. Diodele de comutare utilizate pentru redresare și continuare sunt, de asemenea, o cauză importantă a perturbațiilor de înaltă frecvență. Datorită stării de comutare de înaltă frecvență a redresorului și diodelor cu roată liberă, prezența inductanței parazite și a capacității de joncțiune în cablurile diodei, precum și influența curentului de recuperare inversă, le fac să funcționeze la viteze înalte de tensiune și de schimbare a curentului și generează oscilații de înaltă frecvență. Redresorul și diodele de rulare liberă sunt în general aproape de linia de ieșire a puterii, iar perturbațiile de înaltă frecvență generate de acestea sunt cel mai probabil să fie transmise prin linia de ieșire DC. Pentru a îmbunătăți factorul de putere, sursele de alimentare comutatoare adoptă circuite active de corecție a factorului de putere. În același timp, pentru a îmbunătăți eficiența și fiabilitatea circuitului și pentru a reduce stresul electric al dispozitivelor de alimentare, au fost adoptate un număr mare de tehnologii de comutare soft. Dintre acestea, tehnologia de comutare cu tensiune zero, curent zero sau tensiune zero/curent zero este cea mai utilizată. Această tehnologie reduce foarte mult interferențele electromagnetice generate de dispozitivele de comutare. Cu toate acestea, majoritatea circuitelor de absorbție fără pierderi de comutator moale utilizează L și C pentru transferul de energie, utilizând conductivitatea unidirecțională a diodelor pentru a obține conversia unidirecțională a energiei. Prin urmare, diodele din acest circuit rezonant devin o sursă majoră de perturbații electromagnetice.
Sursele de alimentare cu comutație utilizează, în general, inductori și condensatori de stocare a energiei pentru a forma circuite de filtrare L și C, realizând filtrarea semnalelor de perturbații în mod diferențial și comun. Datorită capacității distribuite a bobinei de inductanță, frecvența de rezonanță proprie a bobinei de inductanță este redusă, rezultând un număr mare de semnale de perturbare de înaltă frecvență care trec prin bobina de inductanță și se propagă spre exterior de-a lungul liniei de alimentare AC sau a liniei de ieșire DC. Pe măsură ce frecvența semnalului de perturbare crește în condensatorul de filtru, efectul inductanței plumbului duce la o scădere continuă a capacității și a efectului de filtrare și chiar la modificări ale parametrilor condensatorului, ceea ce este, de asemenea, un motiv pentru interferența electromagnetică.
