Compatibilità elettromagnetica dell'alimentatore a commutazione
Le ragioni dei problemi di compatibilità elettromagnetica causati dagli alimentatori a commutazione che funzionano in condizioni di alta tensione e di commutazione di corrente elevata sono piuttosto complesse. In termini di proprietà elettromagnetiche dell'intera macchina, esistono principalmente accoppiamento di impedenza comune, accoppiamento linea-linea, accoppiamento del campo elettrico, accoppiamento del campo magnetico e accoppiamento dell'onda elettromagnetica. L'accoppiamento di impedenza comune è principalmente l'impedenza elettrica comune tra la fonte di molestia e il corpo molestato. Attraverso questa impedenza il segnale di molestia entra nel corpo molestato. L'accoppiamento linea-linea è principalmente l'accoppiamento reciproco di fili o linee PCB che generano tensioni e correnti di disturbo dovute al cablaggio in parallelo. L'accoppiamento del campo elettrico è dovuto principalmente all'esistenza di una differenza di potenziale, che fa sì che il campo elettrico indotto causi un accoppiamento del campo con il corpo disturbato. L'accoppiamento del campo magnetico si riferisce principalmente all'accoppiamento di campi magnetici a bassa frequenza generati vicino a linee elettriche a impulsi ad alta corrente con oggetti molesti. L'accoppiamento del campo elettromagnetico è dovuto principalmente alle onde elettromagnetiche ad alta frequenza generate da tensione o corrente pulsante che si irradiano verso l'esterno attraverso lo spazio e provocano l'accoppiamento con il corrispondente corpo disturbato. In effetti, ciascun metodo di accoppiamento non può essere rigorosamente distinto, ma il focus è diverso.
Nell'alimentatore a commutazione, il tubo dell'interruttore di alimentazione principale funziona in modalità di commutazione ad alta frequenza a una tensione molto elevata. La tensione e la corrente di commutazione sono entrambe vicine alle onde quadre. Dall'analisi dello spettro, è noto che il segnale ad onda quadra contiene ricche armoniche di ordine elevato. Lo spettro di questa armonica di ordine elevato può raggiungere più di 1000 volte la frequenza dell'onda quadra. Allo stesso tempo, a causa delle condizioni di lavoro non ideali dell'induttanza di dispersione e della capacità distribuita del trasformatore di potenza e del dispositivo di commutazione dell'alimentazione principale, spesso si verificano oscillazioni armoniche di picco ad alta frequenza e ad alta tensione quando le alte frequenze sono attivate o spento. Le armoniche superiori generate da questa oscillazione armonica vengono introdotte nel circuito interno attraverso la capacità distribuita tra il tubo dell'interruttore e il radiatore o irradiate nello spazio attraverso il radiatore e il trasformatore. Anche i diodi di commutazione utilizzati per il raddrizzamento e la ruota libera sono un'importante causa di disturbi ad alta frequenza. Poiché il raddrizzatore e i diodi a ruota libera funzionano in uno stato di commutazione ad alta frequenza, l'induttanza parassita del conduttore del diodo, la capacità di giunzione e l'influenza della corrente di recupero inverso lo fanno funzionare a una velocità di cambiamento di tensione e corrente molto elevata e producono oscillazioni ad alta frequenza . . Il raddrizzatore e i diodi di ricircolo sono generalmente vicini alla linea di uscita di potenza ed è molto probabile che il disturbo ad alta frequenza che generano venga trasmesso attraverso la linea di uscita CC. Per migliorare il fattore di potenza, gli alimentatori switching adottano circuiti di correzione del fattore di potenza attivi. Allo stesso tempo, al fine di migliorare l'efficienza e l'affidabilità dei circuiti e ridurre lo stress elettrico sui dispositivi di potenza, è ampiamente utilizzata la tecnologia soft switching. Tra queste, la tecnologia di commutazione a tensione zero, corrente zero o tensione zero/corrente zero è quella più utilizzata. Questa tecnologia riduce notevolmente i disturbi elettromagnetici generati dai dispositivi di commutazione. Tuttavia, la maggior parte dei circuiti di assorbimento senza perdite a commutazione morbida utilizzano L e C per il trasferimento di energia e utilizzano le prestazioni conduttive unidirezionali dei diodi per ottenere la conversione di energia unidirezionale. Pertanto, i diodi nel circuito risonante diventano una delle principali fonti di disturbi elettromagnetici.
Gli alimentatori a commutazione utilizzano generalmente induttori e condensatori di accumulo di energia per formare circuiti di filtro L e C per filtrare i segnali di disturbo in modalità differenziale e in modalità comune. A causa della capacità distribuita della bobina dell'induttore, la frequenza auto-risonante della bobina dell'induttore viene ridotta, provocando il passaggio di un gran numero di segnali di disturbo ad alta frequenza attraverso la bobina dell'induttore e la propagazione verso l'esterno lungo la linea di alimentazione CA o la linea di uscita CC . All'aumentare della frequenza del segnale di disturbo del condensatore del filtro, l'effetto dell'induttanza del conduttore fa sì che la capacità e l'effetto di filtraggio diminuiscano continuamente e provochino persino la modifica dei parametri del condensatore, che è anche una causa di disturbo elettromagnetico.
