As características da fonte de alimentação chaveada e o mecanismo de geração de interferência eletromagnética
Existem quatro características básicas de fontes de alimentação chaveadas:
① A localização é relativamente clara. Concentrado principalmente em dispositivos de comutação de energia, diodos e dissipadores de calor conectados e transformadores de alta frequência;
② O dispositivo de conversão de energia opera no estado ligado/desligado. Devido ao fato de uma fonte de alimentação chaveada ser um dispositivo de conversão de energia que opera em estado de comutação, suas taxas de variação de tensão e corrente são altas, resultando em intensidade de interferência significativa;
③ A fiação das placas de circuito impresso (PCBs) de energia geralmente é organizada manualmente. Este arranjo o torna altamente arbitrário, aumentando a dificuldade de extrair parâmetros de distribuição de PCB e prever e avaliar interferência de campo próximo;
④ A frequência de comutação é grande, variando de dezenas de milhares de Hz a vários megahertz. As principais formas de interferência são interferência conduzida e interferência de campo próximo.
Mecanismo de geração de interferência eletromagnética
Interferência eletromagnética gerada por circuitos de comutação
O circuito de comutação é o núcleo da fonte de alimentação chaveada, composto principalmente por tubos de comutação e transformadores de alta frequência. O dv/dt gerado por ele é um pulso com grande amplitude, ampla faixa de frequência e ricos harmônicos. As principais razões para esta interferência de pulso são duas: por um lado, a carga do tubo de comutação é a bobina primária de um transformador de alta frequência, que é uma carga indutiva. No momento em que o tubo interruptor é ligado, a bobina primária gera uma grande corrente de surto e uma alta tensão de pico aparece em ambas as extremidades da bobina primária; No momento da desconexão do tubo de comutação, devido ao fluxo de fuga da bobina primária, uma parcela da energia não é transmitida da bobina primária para a bobina secundária. A energia armazenada no indutor formará uma oscilação decrescente com picos junto com a capacitância e a resistência no circuito coletor, que será sobreposta à tensão de desligamento para formar um pico de tensão de desligamento. Este tipo de interrupção da tensão da fonte de alimentação gerará o mesmo transitório de corrente de surto de magnetização que quando a bobina primária está conectada, e esse ruído será transmitido aos terminais de entrada e saída, formando interferência condutiva. Por outro lado, o circuito de corrente de comutação de alta frequência composto pela bobina primária, tubo de comutação e capacitor de filtro do transformador de pulso pode gerar radiação espacial significativa, formando interferência de radiação.
A interferência causada pelo tempo de recuperação reversa do diodo no circuito retificador de alta frequência é causada por uma grande corrente direta fluindo através do diodo retificador durante a condução direta. Quando desligada devido à tensão de polarização reversa, devido ao acúmulo de mais portadoras na junção PN, a corrente fluirá na direção oposta durante o período antes do desaparecimento das portadoras, causando uma diminuição acentuada na corrente de recuperação reversa de as portadoras desaparecem e causam uma mudança significativa na corrente (di/dt).
Medidas de supressão de interferência eletromagnética
Os três elementos que formam a interferência eletromagnética são a fonte de interferência, o caminho de propagação e o equipamento perturbado. Portanto, a supressão da interferência eletromagnética deve ser feita a partir desses três aspectos.
O objetivo é suprimir fontes de interferência, eliminar o acoplamento e a radiação entre fontes de interferência e equipamentos perturbados, melhorar a capacidade anti-interferência dos equipamentos perturbados e, assim, melhorar o desempenho da compatibilidade eletromagnética das fontes de alimentação comutadas.
Usando filtros para suprimir interferência eletromagnética
A filtragem é um método importante para suprimir a interferência eletromagnética, que pode efetivamente suprimir a interferência eletromagnética que entra no equipamento na rede elétrica e também suprimir a interferência eletromagnética que entra na rede elétrica dentro do equipamento. A instalação de um filtro de potência chaveada nos circuitos de entrada e saída de uma fonte de alimentação chaveada pode não apenas resolver o problema de interferência conduzida, mas também uma arma importante para resolver a interferência de radiação. A tecnologia de supressão de filtragem é dividida em dois métodos: filtragem passiva e filtragem ativa.
Tecnologia de filtragem passiva
Os circuitos de filtragem passiva são simples, econômicos e confiáveis, tornando-os uma forma eficaz de suprimir a interferência eletromagnética. Os filtros passivos são compostos por componentes de indutância, capacitância e resistência, e sua função direta é solucionar emissões condutivas.
Devido à grande capacidade do capacitor de filtragem no circuito de alimentação original, são geradas correntes de pico de pulso no circuito retificador, que são compostas por um grande número de correntes harmônicas de alta ordem e causam interferência na rede elétrica; Além disso, a condução ou corte do tubo interruptor no circuito, bem como da bobina primária do transformador, gerará corrente pulsante. Devido à alta taxa de mudança de corrente, correntes induzidas de diferentes frequências são geradas nos circuitos circundantes, incluindo sinais de interferência de modo diferencial e comum. Esses sinais de interferência podem ser transmitidos para outras linhas da rede elétrica e interferir em outros dispositivos eletrônicos através de duas linhas de energia. A parte de filtragem de modo diferencial na figura pode reduzir os sinais de interferência de modo diferencial dentro da fonte de alimentação chaveada e pode atenuar bastante os sinais de interferência eletromagnética gerados pelo próprio equipamento durante a operação e transmiti-los para a rede elétrica. De acordo com a lei da indução eletromagnética, obtém-se E-Ldi/dt, onde E é a queda de tensão em ambas as extremidades de L, L é a indutância e di/dt é a taxa de variação da corrente. Obviamente, quanto menor for a taxa de variação da corrente, maior será a indutância necessária.
