Compatibilità elettromagnetica degli alimentatori switching
Le ragioni dei problemi di compatibilità elettromagnetica causati dagli alimentatori a commutazione che funzionano in condizioni di commutazione ad alta tensione e corrente elevata sono piuttosto complesse. In termini di proprietà elettromagnetiche dell'intera macchina, esistono principalmente diversi tipi: 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 si riferisce principalmente all'impedenza comune tra la fonte di disturbo e l'oggetto disturbato dal punto di vista elettrico, attraverso la quale il segnale di disturbo entra nell'oggetto disturbato. L'accoppiamento linea-linea si riferisce principalmente all'accoppiamento reciproco tra fili o fili PCB che generano tensione e corrente di disturbo a causa del cablaggio in parallelo. L'accoppiamento del campo elettrico è dovuto principalmente alla presenza di una differenza di potenziale, che genera un accoppiamento del campo elettrico indotto sul corpo perturbato. 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 disturbanti. L'accoppiamento del campo elettromagnetico è dovuto principalmente alle onde elettromagnetiche ad alta frequenza generate dalla tensione pulsante o dalla corrente che si irradia verso l'esterno attraverso lo spazio, determinando l'accoppiamento con il corrispondente corpo disturbato. Infatti, ogni metodo di accoppiamento non può essere rigorosamente distinto, ma solo con focus diversi.
In un alimentatore a commutazione, l'interruttore di alimentazione principale funziona in modalità di commutazione ad alta frequenza ad alta tensione e la tensione e la corrente di commutazione sono prossime alle onde quadre. Dall'analisi dello spettro, è noto che i segnali ad onda quadra contengono ricche armoniche di ordine elevato. Lo spettro di questa armonica di ordine superiore può raggiungere oltre 1000 volte la frequenza dell'onda quadra. Allo stesso tempo, a causa dell'induttanza di dispersione e della capacità distribuita del trasformatore di potenza, nonché dello stato di funzionamento non ideale del dispositivo di commutazione dell'alimentazione principale, vengono spesso generate oscillazioni armoniche di picco ad alta frequenza e ad alta tensione all'accensione o spento alle alte frequenze. Le armoniche di ordine elevato generate da questa oscillazione armonica vengono trasmesse al circuito interno attraverso la capacità distribuita tra il tubo dell'interruttore e il dissipatore di calore, o irradiate nello spazio attraverso il dissipatore di calore e il trasformatore. Anche i diodi di commutazione utilizzati per il raddrizzamento e la continuazione sono un'importante causa di disturbi ad alta frequenza. A causa dello stato di commutazione ad alta frequenza del raddrizzatore e dei diodi a ricircolo, la presenza di induttanza parassita e capacità di giunzione nei conduttori dei diodi, nonché l'influenza della corrente di recupero inverso, li fanno funzionare ad alta tensione e velocità di cambiamento di corrente, e generare oscillazioni ad alta frequenza. Il raddrizzatore e i diodi di ricircolo sono generalmente vicini alla linea di uscita di potenza e i disturbi ad alta frequenza da essi generati hanno maggiori probabilità di essere trasmessi 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, per migliorare l'efficienza e l'affidabilità del circuito e ridurre lo stress elettrico dei dispositivi di potenza, sono state adottate numerose tecnologie di 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 le interferenze elettromagnetiche generate dai dispositivi di commutazione. Tuttavia, la maggior parte dei circuiti di assorbimento senza perdite con interruttore morbido utilizzano L e C per il trasferimento di energia, sfruttando la conduttività unidirezionale dei diodi per ottenere la conversione di energia unidirezionale. Pertanto, i diodi in questo 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 filtraggio L e C, ottenendo il filtraggio dei segnali di disturbo differenziali e di modo comune. A causa della capacità distribuita della bobina di induttanza, la frequenza di risonanza della bobina di induttanza viene ridotta, determinando un gran numero di segnali di disturbo ad alta frequenza che passano attraverso la bobina di induttanza e si propagano verso l'esterno lungo la linea di alimentazione CA o la linea di uscita CC. All'aumentare della frequenza del segnale di disturbo nel condensatore del filtro, l'effetto dell'induttanza del conduttore porta ad una continua diminuzione della capacità e dell'effetto di filtraggio e persino a cambiamenti nei parametri del condensatore, che è anche motivo di interferenza elettromagnetica.
