As razões para problemas de compatibilidade eletromagnética causados pela troca de fontes de alimentação
As razões para problemas de compatibilidade eletromagnética causados por fontes de alimentação comutadas de 24 V operando em estados de comutação de alta tensão e alta corrente são bastante complexas. Em termos de compatibilidade eletromagnética de toda a máquina, existem principalmente vários tipos: acoplamento de impedância comum, acoplamento linha a linha, acoplamento de campo elétrico, acoplamento de campo magnético e acoplamento de ondas eletromagnéticas. Os três elementos gerados pela compatibilidade eletromagnética são: fonte de perturbação, caminho de propagação e objeto perturbado. O acoplamento de impedância comum é principalmente a impedância comum entre a fonte de perturbação e o objeto perturbado no campo elétrico, através da qual o sinal de perturbação entra no objeto perturbado. O acoplamento entre linhas refere-se principalmente ao acoplamento mútuo entre fios ou linhas de PCB que geram tensão e corrente de perturbação devido à fiação paralela.
O acoplamento do campo elétrico se deve principalmente à existência de diferença de potencial, que gera o acoplamento do campo elétrico induzido com o 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 a objetos perturbados. O acoplamento do campo eletromagnético se deve principalmente às ondas eletromagnéticas de alta-frequência geradas pela tensão ou corrente pulsante, que irradiam para fora através do espaço e se acoplam ao corpo perturbado correspondente. Na verdade, cada método de acoplamento não pode ser estritamente distinguido, apenas a ênfase é diferente.
Em uma fonte de alimentação chaveada de 24 V, o transistor chaveador de alimentação principal opera em um modo de chaveamento de alta-frequência em altas tensões. A tensão e a corrente de comutação estão próximas das ondas quadradas. A partir da análise espectral, sabe-se que o sinal de onda quadrada contém harmônicos ricos de-ordem alta, e o espectro desses harmônicos pode atingir mais de 1.000 vezes a frequência da onda quadrada. Ao mesmo tempo, devido à indutância de fuga e à capacitância distribuída do transformador de potência, bem como ao estado de funcionamento não ideal dos principais dispositivos de comutação de energia, oscilações harmônicas de pico de alta-frequência e alta-tensão são frequentemente geradas ao ligar ou desligar em altas frequências. Os harmônicos-de alta ordem gerados por essas oscilações harmônicas são transmitidos ao circuito interno por meio da capacitância distribuída entre o tubo de comutação e o dissipador de calor ou irradiados para o espaço por meio do dissipador de calor e do transformador.
Usado para diodos de retificação e de roda livre, também é uma causa importante de perturbação de alta-frequência. Devido à operação do retificador e dos diodos de roda livre no estado de comutação de alta-frequência, a indutância parasita e a capacitância de junção dos condutores do diodo, bem como a influência da corrente de recuperação reversa, fazem com que eles operem em alta tensão e taxas de mudança de corrente e gerem oscilações de alta-frequência. Devido à proximidade do retificador e dos diodos de roda livre com a linha de saída de energia, os distúrbios de alta-frequência que eles geram são facilmente transmitidos através da linha de saída CC.
Para melhorar o fator de potência das fontes chaveadas de 24 V, são utilizados circuitos positivos de fator de potência ativo. Ao mesmo tempo, a fim de melhorar a eficiência e a confiabilidade do circuito e reduzir o estresse elétrico dos dispositivos de potência, um grande número de tecnologias de comutação suave foram adotados. A tecnologia de comutação de tensão zero, corrente zero ou corrente zero é amplamente utilizada. Esta tecnologia reduz bastante a perturbação eletromagnética gerada pelos dispositivos de comutação. No entanto, os circuitos de absorção sem perdas com soft switch usam principalmente L e C para transferência de energia e utilizam a condutividade unidirecional dos diodos para obter conversão de energia unidirecional. Portanto, os diodos neste circuito ressonante tornam-se uma importante fonte de perturbação eletromagnética.
