As causas da compatibilidade eletromagnética causada pela troca da fonte de alimentação
A fonte de alimentação chaveada de 24 V funciona no estado de comutação de alta tensão e alta corrente, e as causas dos problemas de compatibilidade eletromagnética são bastante complicadas. A partir da compatibilidade eletromagnética de toda a máquina, existem principalmente vários tipos de acoplamento de impedância comum, acoplamento de linha, acoplamento de campo elétrico e acoplamento de campo magnético, acoplamento de onda eletromagnética. Os três elementos da compatibilidade eletromagnética são: a fonte da perturbação, o caminho de propagação e o objeto perturbado. O acoplamento de impedância comum é principalmente a impedância comum entre a fonte e o objeto, através da qual o sinal pode entrar no objeto. O acoplamento linha a linha refere-se principalmente ao acoplamento mútuo de fios ou linhas de PCB que geram tensão e corrente perturbadoras devido à fiação paralela.
O acoplamento do campo elétrico se deve principalmente à existência de diferença de potencial, e o campo elétrico induzido é acoplado ao objeto perturbado. O acoplamento de campo magnético é principalmente o acoplamento do campo magnético de baixa frequência gerado perto da linha de energia de pulso de grande corrente ao objeto que está arranhando. O acoplamento do campo eletromagnético se deve principalmente à onda eletromagnética de alta frequência gerada pela tensão ou corrente pulsante, que irradia para fora através do espaço e acopla o objeto perturbado correspondente. Na verdade, cada modo de acoplamento não pode ser estritamente distinguido, mas a ênfase é diferente.
Na fonte de alimentação chaveada de 24 V, o tubo do interruptor principal funciona em um modo de comutação de alta frequência em uma tensão muito alta, e a tensão de comutação e a corrente de comutação estão próximas de ondas quadradas. A partir da análise do espectro, sabe-se que o sinal de onda quadrada contém harmônicos superiores ricos, e o espectro dos harmônicos mais elevados pode atingir mais de 1000 vezes a frequência da onda quadrada. Ao mesmo tempo, devido à indutância de vazamento e à capacitância distribuída do transformador de potência e ao estado de funcionamento não ideal do dispositivo de comutação de energia principal, a oscilação harmônica de pico de alta frequência e alta tensão ocorre frequentemente quando a alta frequência é ligada ou desligado, e os harmônicos mais altos gerados por esta oscilação harmônica são transmitidos para o circuito interno através da capacitância distribuída entre o tubo da chave e o radiador ou irradiados para o espaço através do radiador e do transformador.
Os diodos usados para retificação e roda livre também são uma causa importante de interferência de alta frequência. Como o retificador e os diodos de roda livre funcionam no estado de comutação de alta frequência, devido à existência de indutância parasita de chumbo, capacitância de junção e influência da corrente de recuperação reversa, eles trabalham em uma tensão muito alta e taxa de mudança de corrente e produzem alta frequência oscilação. Como o retificador e o diodo de roda livre estão geralmente próximos à linha de saída de energia, a interferência de alta frequência gerada por eles é fácil de ser transmitida através da linha de saída CC.
A fim de melhorar o fator de potência da fonte de alimentação chaveada de 24 V, são adotados circuitos de correção de fator de potência ativa. Ao mesmo tempo, a fim de melhorar a eficiência e a confiabilidade do circuito e reduzir o estresse elétrico dos dispositivos de potência, é adotado um grande número de tecnologias de comutação suave. Entre eles, a tecnologia de comutação de tensão zero, corrente zero ou corrente zero é amplamente utilizada. Esta tecnologia reduz bastante a interferência eletromagnética gerada pelos dispositivos de comutação. No entanto, a maioria dos circuitos de absorção sem perdas de comutação suave usam L e C para transferir energia e usam a condutividade unidirecional dos diodos para realizar a conversão de energia unidirecional. Portanto, os diodos neste circuito ressonante tornam-se uma importante fonte de interferência eletromagnética.
Na fonte de alimentação chaveada de 24 V, os circuitos de filtro L e C são geralmente compostos de indutores e capacitores de armazenamento de energia, que podem filtrar sinais de interferência de modo diferencial e de modo comum e converter sinais de onda quadrada CA em sinais CC suaves. Devido à capacitância distribuída da bobina de indutância, a frequência auto-ressonante da bobina de indutância é reduzida, de modo que um grande número de sinais de interferência de alta frequência passam através da bobina de indutância e se propagam para fora ao longo da linha de alimentação CA ou da linha de saída CC . Com o aumento da frequência do sinal perturbador, a capacitância e o efeito de filtragem do capacitor do filtro diminuem continuamente devido ao efeito da indutância do chumbo, até que esteja acima da frequência de ressonância, perde completamente sua função e se torna indutivo. O uso incorreto de capacitores de filtro e cabos muito longos também são causas de interferência eletromagnética.
Devido à alta densidade de potência e alta inteligência da fonte de alimentação chaveada de 24 V com microprocessador MCU, o sinal de tensão de alto a quase mil volts é tão baixo quanto vários volts. De sinais digitais de alta frequência a sinais analógicos de baixa frequência, a distribuição de campo dentro da fonte de alimentação é bastante complicada. Fiação irracional de PCB, projeto estrutural irracional, filtragem de entrada irracional do cabo de alimentação, fiação irracional do cabo de alimentação de entrada e saída e design irracional da CPU e do circuito de detecção levarão ao funcionamento instável do sistema ou imunidade reduzida de campos eletromagnéticos irradiados, como como descarga eletrostática, transiente elétrico rápido, queda de raio, interferência de surto e condução, interferência de radiação.
