Introdução à compatibilidade eletromagnética da comutação de fontes de alimentação
As razões para problemas de compatibilidade eletromagnética causados pela troca de fontes de alimentação que operam em estados de comutação de alta e alta tensão são bastante complexos. Em termos das propriedades eletromagnéticas de toda a máquina, existem principalmente vários tipos: acoplamento comum de impedância, acoplamento de linha a linha, acoplamento de campo elétrico, acoplamento de campo magnético e acoplamento de ondas eletromagnéticas. O acoplamento comum de impedância refere -se principalmente à impedância comum entre a fonte de perturbação e o objeto de perturbação no campo elétrico, através do qual o sinal de perturbação entra no objeto de perturbação. O acoplamento entre linhas refere -se principalmente ao acoplamento mútuo entre fios ou linhas de PCB que geram tensão de interferência e corrente devido à fiação paralela. O acoplamento de campo elétrico se deve principalmente à existência de diferença de potencial, que gera acoplamento de campo elétrico induzido no corpo perturbado. O acoplamento de campo magnético refere-se principalmente ao acoplamento de campos magnéticos de baixa frequência gerados perto de linhas de energia de pulso de alta corrente para objetos perturbados. O acoplamento de campo eletromagnético é causado principalmente pelas ondas eletromagnéticas de alta frequência geradas pela tensão pulsante ou por radiação de corrente para fora através do espaço, resultando no acoplamento com o corpo perturbado correspondente. De fato, cada método de acoplamento não pode ser estritamente distinguido, apenas a ênfase é diferente.
Em uma fonte de alimentação de comutação, o transistor principal de comutação de energia opera em um modo de comutação de alta frequência em altas tensões, e a tensão de comutação e a corrente estão próximas das ondas quadradas. A partir da análise espectral, sabe-se que o sinal de onda quadrada contém ricos harmônicos de alta ordem. O espectro deste harmônico de alta ordem pode atingir mais de 1000 vezes a frequência de uma onda quadrada. Ao mesmo tempo, devido à indutância de vazamento e à capacitância distribuída de transformadores de energia, bem como ao estado de trabalho não ideal dos principais dispositivos de comutação de energia, as oscilações harmônicas de alta frequência e de alta tensão são frequentemente geradas ao ligar ou desligar em altas frequências. Os harmônicos de alta ordem gerados pela oscilação harmônica são transmitidos para o circuito interno através da capacitância distribuída entre o tubo de comutação e o dissipador de calor, ou irradiado para o espaço através do dissipador de calor e transformador. Os diodos de comutação usados para retificação e roda livre também são uma causa importante de distúrbios de alta frequência. Devido à operação de diodos retificadores e rodas livres no estado de comutação de alta frequência, a indutância parasitária e a capacitância da junção dos cabos do diodo, bem como a influência da corrente de recuperação reversa, faz com que opere em alta tensão e taxas de mudança de corrente e gerar oscilações de alta frequência. Retificadores e diodos de roda livre geralmente estão localizados próximos à linha de saída de energia, e os distúrbios de alta frequência que geram provavelmente serão transmitidos através da linha de saída CC. As fontes de alimentação de comutação usam circuitos de correção de fator de potência ativos para melhorar o fator de potência. Enquanto isso, para melhorar a eficiência e a confiabilidade do circuito e reduzir a tensão elétrica em dispositivos de energia, foi adotado um grande número de tecnologias de comutação suave. Entre eles, a tensão zero, a corrente zero ou a tecnologia de comutação de corrente zero/zero é a mais amplamente utilizada. Essa tecnologia reduz bastante a interferência eletromagnética gerada pelos dispositivos de troca. No entanto, a maioria dos circuitos de absorção sem perda de interruptoras usa L e C para transferência de energia e utiliza a condutividade unidirecional dos diodos para obter conversão de energia unidirecional. Portanto, os diodos neste circuito ressonante se tornam uma importante fonte de interferência eletromagnética.
As fontes de alimentação de comutação geralmente usam indutores e capacitores de armazenamento de energia para formar circuitos de filtragem L e C para filtrar sinais de interferência diferencial e comum. Devido à capacitância distribuída da bobina do indutor, a frequência auto-ressonante da bobina do indutor diminui, resultando em uma grande quantidade de sinais de interferência de alta frequência que passam pela bobina do indutor e propagando para fora ao longo da linha de energia CA ou da linha de saída CC. À medida que a frequência do sinal de interferência aumenta, o efeito da indutância de chumbo no capacitor de filtragem leva a uma diminuição contínua no efeito de capacitância e filtragem e até alterações nos parâmetros do capacitor, o que também é uma causa de interferência eletromagnética.
