Analyse des sources de perturbations électromagnétiques dans les alimentations à découpage haute fréquence
Si le problème des interférences électromagnétiques (EMI) existant dans l'alimentation à découpage haute fréquence elle-même n'est pas traité correctement, il est non seulement facile de provoquer une pollution du réseau électrique, affectant directement le fonctionnement normal d'autres équipements électriques, mais également facile de former une pollution électromagnétique dans l'espace entrant, entraînant le problème de compatibilité électromagnétique (CEM) de l'alimentation à découpage haute fréquence. Cet article se concentre sur l'analyse des interférences électromagnétiques dépassant la norme dans le module d'alimentation à découpage haute fréquence de 1 200 W (24 V/50 A) utilisé dans les écrans d'alimentation des signaux ferroviaires et propose des mesures d'amélioration.
Les perturbations électromagnétiques générées par les alimentations à découpage haute fréquence peuvent être divisées en deux catégories : les perturbations conduites et les perturbations rayonnées. Les perturbations conduites se propagent à travers des sources d'alimentation CA avec des fréquences inférieures à 30 MHz ; Les perturbations radiologiques se propagent dans l’espace, avec des fréquences allant de 30 à 1 000 MHz.
Les harmoniques de rang élevé générées lors du processus de rectification du redresseur généreront des perturbations de conduction et de rayonnement le long de la ligne électrique.
Les transistors de puissance à découpage fonctionnent dans des états de conduction et de coupure haute fréquence. Afin de réduire les pertes de commutation, d'améliorer la densité de puissance et l'efficacité globale, la vitesse d'ouverture et de fermeture du transistor de commutation devient de plus en plus rapide, généralement en quelques microsecondes. Le transistor de commutation s'ouvre et se ferme à cette vitesse, formant une surtension et un courant de surtension, qui généreront des harmoniques de crête à haute fréquence et haute tension et des interférences électromagnétiques sur les lignes d'entrée spatiales et CA.
En même temps que le transformateur haute fréquence T1 effectue une transformation de puissance, il génère des champs électromagnétiques alternatifs, rayonnant des ondes électromagnétiques dans l'espace, formant des perturbations de rayonnement. L'inductance et la capacité distribuées du transformateur génèrent des oscillations qui sont couplées au circuit d'entrée CA via la capacité distribuée entre les étages primaires du transformateur, formant des perturbations conductrices.
Lorsque la tension de sortie est relativement faible, la diode de redressement de sortie fonctionne dans un état de commutation haute fréquence et constitue également une source d'interférences électromagnétiques.
En raison de l'inductance parasite et de la capacité de jonction du fil de la diode, ainsi que de l'influence du courant de récupération inverse, elle fonctionne à des taux de variation de tension et de courant élevés. Plus le temps de récupération inverse de la diode est long, plus l'impact du courant de crête est important et plus le signal de perturbation est fort, ce qui entraîne une oscillation d'atténuation haute fréquence, qui est une perturbation de conduction en mode différentiel.
Tous les signaux électromagnétiques générés sont transmis à des sources d'alimentation externes via des fils métalliques tels que des lignes électriques, des lignes de signaux et des fils de mise à la terre, formant des perturbations conductrices. Les perturbations rayonnées sont causées par des signaux d'interférence rayonnés à travers des fils et des appareils ou par des fils d'interconnexion agissant comme des antennes.
