Análise de fontes de perturbação eletromagnética em fontes de alimentação chaveadas de alta frequência
Se o problema de interferência eletromagnética (EMI) existente na própria fonte de alimentação de comutação de alta frequência não for tratado adequadamente, não só será fácil causar poluição à rede elétrica, afetando diretamente o funcionamento normal de outros equipamentos elétricos, mas também fácil de formar poluição eletromagnética no espaço de entrada, resultando no problema de compatibilidade eletromagnética (EMC) da fonte de alimentação de comutação de alta frequência. Este artigo se concentra na análise da interferência eletromagnética que excede o padrão no módulo de fonte de alimentação chaveada de alta frequência de 1200W (24V/50A) usado em telas de alimentação de sinais ferroviários e propõe medidas de melhoria.
As perturbações eletromagnéticas geradas por fontes de alimentação chaveadas de alta frequência podem ser divididas em duas categorias: perturbações conduzidas e perturbações irradiadas. As perturbações conduzidas propagam-se através de fontes de energia CA com frequências inferiores a 30 MHz; A perturbação da radiação se propaga pelo espaço, com frequências variando de 30 a 1000 MHz.
Os harmônicos de alta ordem gerados durante o processo de retificação do retificador gerarão distúrbios de condução e radiação ao longo da linha de energia.
Os transistores de potência chaveados funcionam em estados de condução e corte de alta frequência. A fim de reduzir as perdas de comutação, melhorar a densidade de potência e a eficiência geral, a velocidade de abertura e fechamento do transistor chaveado está se tornando cada vez mais rápida, geralmente em alguns microssegundos. O transistor chave abre e fecha nessa velocidade, formando sobretensão e corrente de sobretensão, o que gerará harmônicos de pico de alta frequência e alta tensão e interferência eletromagnética no espaço e nas linhas de entrada CA.
Ao mesmo tempo que o transformador de alta frequência T1 realiza a transformação de potência, ele gera campos eletromagnéticos alternados, irradiando ondas eletromagnéticas para o espaço, formando distúrbios de radiação. A indutância e a capacitância distribuídas do transformador geram oscilações, que são acopladas ao circuito de entrada CA através da capacitância distribuída entre os estágios primários do transformador, formando distúrbios condutivos.
Quando a tensão de saída é relativamente baixa, o diodo retificador de saída opera em um estado de comutação de alta frequência e também é uma fonte de interferência eletromagnética.
Devido à indutância parasita e à capacitância de junção do condutor do diodo, bem como à influência da corrente de recuperação reversa, ele opera em alta tensão e taxas de variação de corrente. Quanto maior o tempo de recuperação reversa do diodo, maior será o impacto da corrente de pico e mais forte será o sinal de perturbação, resultando em oscilação de atenuação de alta frequência, que é um distúrbio de condução em modo diferencial.
Todos os sinais eletromagnéticos gerados são transmitidos para fontes de energia externas através de fios metálicos, como linhas de energia, linhas de sinal e fios de aterramento, formando distúrbios condutivos. Perturbações irradiadas são causadas por sinais de interferência irradiados através de fios e dispositivos ou por fios interconectados que atuam como antenas.
