Projeto de compatibilidade eletromagnética de comutação de fonte de alimentação
A compatibilidade eletromagnética (EMC) da fonte de alimentação chaveada refere-se à coexistência de vários dispositivos elétricos em um espaço, tempo e faixa de espectro limitados sem causar degradação de desempenho, o que inclui perturbação eletromagnética (EMD) e sensibilidade eletromagnética (EMS). EMD refere-se ao ruído emitido por produtos elétricos, enquanto EMS refere-se à capacidade dos produtos elétricos de resistir a perturbações eletromagnéticas externas. Um dispositivo com boa compatibilidade eletromagnética não deve ser afetado pelo ambiente eletromagnético circundante nem causar perturbações eletromagnéticas.
O tubo do interruptor de alimentação na fonte de alimentação chaveada apresenta um grande salto de tensão e corrente durante o processo liga-desliga em alta frequência, gerando forte perturbação eletromagnética, mas a faixa de frequência da perturbação (< 30MHz) is relatively low. The geometric size of most low-power switching power supplies is much smaller than the corresponding wavelength of 30MHz electromagnetic field (about 10m in air medium), and the electromagnetic disturbance phenomenon studied by switching power supply systems belongs to the range of quasi-stationary field. When studying their electromagnetic disturbance problems, the main consideration is conduction disturbance.
Distúrbio eletromagnético
A discussão da perturbação eletromagnética é geralmente realizada a partir de três aspectos: as características da fonte da perturbação, as características do canal de acoplamento da perturbação e as características do objeto perturbado.
1 comutação da fonte de alimentação na principal fonte de interferência eletromagnética
A fonte de interferência eletromagnética na fonte de alimentação chaveada inclui principalmente dispositivos de comutação, diodos e componentes passivos não lineares; Na comutação da fonte de alimentação, a fiação inadequada das placas impressas também é um fator importante que causa distúrbios eletromagnéticos.
Perturbação eletromagnética causada por circuito de comutação
Para a fonte de alimentação chaveada, a perturbação eletromagnética gerada pelo circuito de comutação é uma das principais fontes de perturbação da fonte de alimentação chaveada. O circuito de comutação é o núcleo da fonte de alimentação de comutação, que é composto principalmente de tubo de comutação e transformador de alta frequência. O dv/dt gerado por ele é um pulso de grande amplitude, ampla faixa de frequência e ricos harmônicos. As principais razões para esta perturbação do impulso são
1) A carga do tubo de comutação é a bobina primária do transformador de alta frequência, que é uma carga indutiva. No momento em que o tubo interruptor é ligado, a bobina primária produz uma grande corrente de partida e um alto pico de tensão aparece em ambas as extremidades da bobina primária. No momento em que o tubo interruptor é desligado, 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 no indutor formará uma oscilação de atenuação com picos com os capacitores e resistores no circuito coletor, e serão sobrepostos à tensão de desligamento para formar um pico de tensão de desligamento. Esta interrupção da tensão de alimentação produzirá o mesmo transiente de corrente de impulso de magnetização que quando a bobina primária é ligada, e este ruído será conduzido para os terminais de entrada e saída, resultando em distúrbio de condução e, no pior dos casos, pode quebrar o tubo do interruptor.
2) O circuito de corrente de comutação de alta frequência composto pela bobina primária do transformador de pulso, tubo de comutação e capacitor de filtro pode produzir radiação espacial grande e formar distúrbios de radiação. Se a capacidade de filtragem do capacitor for insuficiente ou as características de alta frequência não forem boas, a impedância de alta frequência no capacitor levará a corrente de alta frequência para a fonte de alimentação CA em modo diferencial para formar distúrbios de condução.
Perturbação eletromagnética causada pelo circuito retificador de diodo
O |di/dt| da corrente de recuperação reversa gerada pelo diodo retificador no circuito principal é muito menor do que a do diodo volante. Como fonte de interferência eletromagnética, a intensidade da perturbação causada pela corrente de recuperação reversa do diodo retificador é grande e a banda de frequência é ampla. O salto de tensão gerado pelo diodo retificador é muito menor do que aquele gerado quando o tubo do interruptor de alimentação na fonte de alimentação é ligado e desligado. Portanto, é possível estudar o circuito retificador como parte do canal de acoplamento de interferência eletromagnética, independente da influência de |dv/dt| e |di/dt| produzido por diodos retificadores.
Relação entre dv/dt e tamanho da carga
Dv/dt gerado quando o tubo do interruptor de alimentação é ligado e desligado é a principal fonte de perturbação na comutação da fonte de alimentação. Análises teóricas e experimentos mostram que o valor de |dv/dt| gerado pelo desligamento aumenta com o aumento da carga, mas a mudança de carga tem pouco efeito sobre |dv/dt| ligadas. Porque o |dv/dt| gerado ao ligar e desligar é diferente, o pulso de perturbação gerado externamente também é diferente.
