Geração e supressão de interferência eletromagnética na comutação de fontes de alimentação
Compatibilidade eletromagnética EMC é a abreviatura de compatibilidade eletromagnética em inglês. Inclui dois significados. Primeiramente, a radiação eletromagnética gerada pelos equipamentos em obra deve ser limitada a um determinado nível. Em segundo lugar, o próprio equipamento deve ter certa capacidade anti-interferência. Deve possuir três elementos: fonte de interferência, canal de acoplamento e corpo sensível. A supressão de interferências através da comutação da fonte de alimentação de circuitos eletrônicos é de grande importância para garantir a operação normal e estável dos sistemas eletrônicos. Ao analisar as fontes de interferência e os canais de acoplamento na fonte de alimentação chaveada, este artigo apresenta medidas eficazes para suprimir a interferência. O método de projeto e fabricação do transformador de comutação da fonte de alimentação são apresentados.
Fontes de interferência e canais de acoplamento na fonte de alimentação chaveada
A fonte de alimentação de comutação primeiro retifica a corrente alternada de frequência de energia em corrente contínua, depois a transforma em alta frequência através do controle do tubo de comutação e, em seguida, envia-a através do circuito do filtro de retificação para obter uma tensão de corrente contínua estável, de modo que contém um muita interferência harmônica. Ao mesmo tempo, devido à indutância de vazamento do transformador e ao pico causado pela corrente de recuperação reversa do diodo de saída, será produzida interferência eletromagnética de diferentes graus. A interferência na fonte de alimentação chaveada concentra-se principalmente em componentes com grandes alterações de tensão e corrente (ou seja, grandes dv/dt ou di/dt), especialmente tubos de comutação, diodos de saída e transformadores de alta frequência. Ao mesmo tempo, a capacitância parasita conduzirá o ruído da rede elétrica para a fonte de alimentação do sistema eletrônico e interferirá no funcionamento do circuito eletrônico. Aqui, vamos analisar as causas de diversos tipos de interferência e seus caminhos de acoplamento.
A interferência de filtragem gerada pelo circuito de filtro retificador de saída geralmente adota retificador de ponte e circuito de filtro de capacitor na extremidade de saída da fonte de alimentação chaveada. Devido à não linearidade do diodo retificador e à função de armazenamento de energia do capacitor de filtro, a corrente de saída torna-se uma corrente de pico periódica com tempo curto e valor de pico alto. Esta corrente de entrada distorcida, além da onda fundamental, também contém ricos componentes harmônicos superiores.
Interferência gerada pelo circuito de comutação
O núcleo do circuito de comutação também é uma das principais fontes de interferência, composto principalmente por tubo de comutação e transformador de alta frequência. O dv/dt gerado pelo tubo switch possui um pulso grande, uma ampla faixa de frequência e harmônicos ricos. As principais razões para esta interferência de pulso são:
(1) No momento em que o tubo da chave é ligado, o enrolamento primário do transformador gera uma grande corrente de irrupção e uma alta tensão de pico aparece em ambas as extremidades do enrolamento primário; No momento em que a chave é desligada, uma parte da energia não é transmitida da bobina primária para a bobina secundária devido ao fluxo de fuga da bobina primária, e esta parte da energia armazenada na indutância de fuga formará uma oscilação de atenuação com um pico com a capacitância entre eletrodos e a resistência do próprio tubo da chave, e será sobreposto à tensão de desligamento do tubo da chave para formar uma tensão de pico de desligamento. Este ruído será conduzido para os terminais de entrada e saída, formando interferência conduzida.
(2) Quando o diodo de saída é ligado na direção direta, a carga na junção PN é acumulada, e quando o diodo é aplicado com tensão reversa, a carga acumulada desaparecerá e uma corrente reversa será gerada. Porque a frequência de V no circuito retificador secundário é muito alta na comutação, ou seja, o tempo de ligar para desligar é muito curto, e o surto de corrente reversa ocorrerá se a carga armazenada desaparecer em pouco tempo. Devido à existência de capacitância distribuída e indutância distribuída na saída CC, a interferência causada pelo surto torna-se atenuação de alta frequência e redução de oscilação.
(3) O circuito de corrente de comutação de alta frequência composto pela bobina primária do transformador de alta frequência, tubo de comutação e capacitor de filtro pode gerar radiação espacial grande e formar interferência de radiação.
Canal de acoplamento de interferência
Devido à capacitância parasita entre os enrolamentos primários do transformador, a interferência de modo comum gerada pelo circuito de comutação se propaga através do transformador nos lados primário e secundário. Comparativamente falando, o caminho de interferência do modo diferencial é simples e fácil de manusear. Este artigo apresenta principalmente a geração e supressão de interferência de modo comum.
