Compatibilidade eletromagnética de fontes de alimentação chaveadas
As razões para os problemas de compatibilidade eletromagnética causados pela comutação de fontes de alimentação são bastante complicadas porque elas funcionam sob condições de comutação de alta tensão e alta corrente. Em termos das propriedades eletromagnéticas de toda a máquina, existem principalmente acoplamento de impedância comum, acoplamento linha a linha, acoplamento de campo elétrico, acoplamento de campo magnético e acoplamento de ondas eletromagnéticas. O acoplamento de impedância comum é principalmente a impedância elétrica comum entre a fonte de perturbação e o corpo perturbado, através da qual o sinal de perturbação entra no corpo perturbado. O acoplamento linha a linha é principalmente o acoplamento mútuo de fios ou linhas de PCB que geram perturbações de tensão e corrente devido à fiação paralela. O acoplamento do campo elétrico se deve principalmente à existência da diferença de potencial, que gera o acoplamento do campo elétrico induzido ao corpo perturbado. O acoplamento de campo magnético refere-se principalmente ao acoplamento do campo magnético de baixa frequência gerado próximo à linha de energia de pulso de alta corrente ao objeto perturbador. O acoplamento do campo eletromagnético se deve principalmente às ondas eletromagnéticas de alta frequência geradas pela tensão pulsante ou corrente que irradia para fora através do espaço e o acoplamento ao corpo perturbado correspondente. Na verdade, cada método de acoplamento não pode ser estritamente distinguido, mas a ênfase é diferente.
Na fonte de alimentação chaveada, o tubo de comutação de energia principal funciona em modo de comutação de alta frequência em uma tensão muito alta. A tensão de comutação e a corrente de comutação estão próximas de ondas quadradas. A partir da análise do espectro, o sinal de onda quadrada contém harmônicos ricos de alta ordem. O espectro de frequência do harmônico superior 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, oscilações harmônicas de pico de alta frequência e alta tensão são frequentemente geradas quando a alta frequência é ligada ou desligada . Os harmônicos mais elevados gerados pela oscilação harmônica são transmitidos ao 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 de comutação usados para retificação e roda livre também são uma causa importante de distúrbios de alta frequência. Como os diodos de retificação e de roda livre funcionam no estado de comutação de alta frequência, a existência da indutância parasita dos terminais dos diodos, a existência da capacitância de junção e a influência da corrente de recuperação reversa fazem com que funcione em um nível muito alto taxa de mudança de tensão e corrente e produz oscilações de alta frequência. Os diodos de retificação e de roda livre estão geralmente mais próximos da linha de saída da fonte de alimentação, e os distúrbios de alta frequência gerados por eles têm maior probabilidade de serem transmitidos através da linha de saída CC. Para melhorar o fator de potência, a fonte de alimentação chaveada adota um circuito de correção do fator de potência ativo. Ao mesmo tempo, a fim de melhorar a eficiência e confiabilidade do circuito e reduzir o estresse elétrico do dispositivo de potência, é utilizado um grande número de tecnologias de comutação suave. Entre eles, a tecnologia de comutação de tensão zero, corrente zero ou tensão zero/corrente zero é a mais amplamente utilizada. Esta tecnologia reduz bastante a perturbação eletromagnética gerada pelos dispositivos de comutação. No entanto, a maioria dos circuitos de absorção não destrutivos 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 no circuito ressonante tornam-se uma importante fonte de perturbação eletromagnética.
As fontes de alimentação chaveadas geralmente usam indutores e capacitores de armazenamento de energia para formar circuitos de filtro L e C para filtrar sinais de perturbação de modo diferencial e comum. Devido à capacitância distribuída da bobina indutora, a frequência auto-ressonante da bobina indutora é reduzida, de modo que um grande número de sinais de perturbação de alta frequência passam através da bobina indutora e se propagam para fora ao longo da linha de alimentação CA ou da saída CC linha. À medida que a frequência do sinal de perturbação aumenta, a capacitância e o efeito de filtragem do capacitor do filtro diminuirão continuamente devido à indutância do fio condutor e até levarão a alterações nos parâmetros do capacitor, o que também é uma causa de perturbação eletromagnética.
