Análise de métodos de projeto de compatibilidade eletromagnética para fontes de alimentação comutadas
As fontes de alimentação chaveadas são amplamente utilizadas em comunicação, controle, informática e outras áreas devido às suas vantagens, como tamanho pequeno e alto fator de potência. No entanto, devido à geração de interferência eletromagnética, a sua aplicação adicional é limitada até certo ponto. Este artigo analisará os diversos mecanismos de interferência eletromagnética na comutação de fontes de alimentação e, com base nisso, proporá um método de projeto de compatibilidade eletromagnética para comutação de fontes de alimentação.
Análise de interferência eletromagnética em fontes chaveadas
A estrutura da fonte de alimentação chaveada é mostrada na Figura 1. Em primeiro lugar, a frequência de alimentação CA é retificada em CC, depois invertida em alta frequência e, finalmente, emitida através de um circuito de retificação e filtragem para obter uma tensão CC estável. Projeto e layout de circuito irracionais, vibração mecânica, aterramento deficiente, etc. podem formar interferência eletromagnética interna. Ao mesmo tempo, a indutância de fuga do transformador e o pico causado pela corrente de recuperação reversa do diodo de saída também são fontes potenciais de forte interferência.
Fonte de interferência interna
● Circuito de comutação
O circuito de comutação consiste principalmente em tubos de comutação e transformadores de alta frequência. Há uma capacitância distribuída entre o tubo da chave e seu dissipador de calor, o invólucro e os condutores dentro da fonte de alimentação. O du/dt gerado por ele possui uma grande amplitude de pulsos, uma ampla faixa de frequência e ricos harmônicos. A carga do tubo de comutação é a bobina primária de um transformador de alta frequência e é uma carga indutiva. Quando a chave condutora original é desligada, a indutância de fuga do transformador de alta frequência gera uma força eletromotriz reversa E=- Ldi/dt, que é proporcional à taxa de mudança de corrente do coletor e à indutância de fuga. Ela é sobreposta à tensão de desligamento para formar um pico de tensão de desligamento, formando assim interferência condutiva.
● Diodos retificadores para circuitos retificadores
Quando o diodo retificador de saída é cortado, há uma corrente reversa e o tempo que leva para chegar a zero está relacionado a fatores como a capacitância da junção. Ele irá gerar mudanças significativas de corrente di/dt sob a influência da indutância de fuga do transformador e outros parâmetros de distribuição, resultando em forte interferência de alta frequência, com frequência de até dezenas de megahertz.
● Parâmetros dispersos
Devido ao trabalho em frequências mais altas, as características dos componentes de baixa frequência nas fontes chaveadas podem mudar, resultando em ruído. Em altas frequências, os parâmetros parasitas têm um impacto significativo nas características do canal de acoplamento, e a capacitância distribuída torna-se o canal para interferência eletromagnética.
2 Fontes de interferência externa
As fontes de interferência externa podem ser divididas em interferência de energia e interferência de raios, enquanto a interferência de energia existe nos modos "modo comum" e "modo diferencial". Ao mesmo tempo, devido à conexão direta da rede elétrica CA à ponte retificadora e ao circuito do filtro, apenas o horário de pico da tensão de entrada tem corrente de entrada dentro de meio ciclo, resultando em um fator de potência de entrada muito baixo (aproximadamente { {0}}.6) da fonte de alimentação. Além disso, esta corrente contém uma grande quantidade de componentes harmônicos, que podem causar “poluição” harmônica à rede elétrica.
