Schema di progettazione della compatibilità elettromagnetica dell'alimentatore stabilizzato ad alta frequenza
Se il problema dei disturbi elettromagnetici (EMI) esistenti nell'alimentatore switching ad alta frequenza non viene gestito correttamente, non solo causerà facilmente inquinamento alla rete elettrica, influenzerà direttamente il normale funzionamento di altre apparecchiature elettriche, ma formerà facilmente anche campi elettromagnetici inquinamento nello spazio, con conseguenti problemi di elevata compatibilità elettromagnetica (EMC) degli alimentatori a commutazione di frequenza. Questo documento si concentra sull'analisi dei disturbi elettromagnetici che superano lo standard del modulo di alimentazione switching ad alta frequenza da 1200 W (24 V/50 A) utilizzato nello schermo di alimentazione del segnale ferroviario e propone misure di miglioramento.
I disturbi elettromagnetici generati dagli alimentatori switching ad alta frequenza possono essere suddivisi in due categorie: disturbi di conduzione e disturbi di radiazione. Il disturbo di conduzione si propaga attraverso l'alimentazione AC e la frequenza è inferiore a 30 MHz; il disturbo della radiazione si propaga attraverso lo spazio e la frequenza è 30-1000MHz.
Analisi della fonte di disturbo elettromagnetico degli alimentatori a commutazione ad alta frequenza
Il raddrizzatore, la valvola di potenza Q1 nel circuito, le valvole di potenza Q2~Q5, il trasformatore ad alta frequenza T1 e i diodi raddrizzatori di uscita D1~D2 nel circuito della Figura 1b sono le principali fonti di disturbo elettromagnetico quando l'alimentatore switching ad alta frequenza è in funzione . Analizzare specificamente come di seguito.
Le armoniche di ordine elevato generate dal processo di rettifica del raddrizzatore genereranno disturbi condotti e irradiati lungo la linea elettrica.
La valvola di commutazione funziona nello stato di accensione e spegnimento ad alta frequenza. Al fine di ridurre la perdita di commutazione, migliorare la densità di potenza e l'efficienza complessiva dell'alimentatore, il tubo di commutazione viene acceso e spento sempre più velocemente, generalmente in pochi microsecondi, e il tubo di commutazione si accende e si spegne a tale velocità La velocità forma sovratensioni e sovracorrenti, che genereranno armoniche di picco ad alta frequenza e ad alta tensione e formeranno disturbi elettromagnetici alle linee di ingresso CA e dello spazio.
Mentre il trasformatore ad alta frequenza T1 esegue la conversione di potenza, genera un campo elettromagnetico alternato e irradia onde elettromagnetiche nello spazio, formando disturbi di radiazione. L'induttanza e la capacità distribuite del trasformatore oscillano e sono accoppiate al circuito di ingresso CA attraverso la capacità distribuita tra gli stadi primario e secondario del trasformatore, formando disturbi di conduzione.
Quando la tensione di uscita è relativamente bassa, il diodo raddrizzatore di uscita funziona in uno stato di commutazione ad alta frequenza, che è anche una fonte di disturbi elettromagnetici.
A causa dell'induttanza parassita dei fili conduttori del diodo, dell'esistenza della capacità di giunzione e dell'influenza della corrente di recupero inverso, funziona con un tasso di variazione di tensione e corrente molto elevato. Maggiore è il tempo di recupero inverso del diodo, maggiore è l'impatto della corrente di picco. , più forte è il segnale di disturbo, con conseguente oscillazione di attenuazione ad alta frequenza, che è un disturbo di conduzione in modalità differenziale.
Tutti questi segnali elettromagnetici generati vengono trasmessi all'alimentazione esterna attraverso fili metallici come linee elettriche, linee di segnale e linee di terra per formare disturbi di conduzione. I disturbi irradiati sono causati da segnali disturbanti che si irradiano attraverso conduttori e dispositivi o attraverso linee di interconnessione che fungono da antenne.
