Raisons de la compatibilité électromagnétique causée par l'alimentation électrique
Les raisons des problèmes de compatibilité électromagnétique causés par une alimentation à découpage 24 V fonctionnant dans des conditions de commutation à haute tension et à courant élevé sont assez complexes. En termes de compatibilité électromagnétique de l'ensemble de la machine, il en existe principalement plusieurs types : couplage d'impédance commune, couplage ligne à ligne, couplage de champ électrique, couplage de champ magnétique et couplage d'ondes électromagnétiques. Les trois éléments qui génèrent la compatibilité électromagnétique sont : la source de perturbation, le chemin de propagation et l'objet de la perturbation. Le couplage de résistance commune fait principalement référence à l'impédance commune entre la source de perturbation et l'objet perturbé électriquement, à travers laquelle le signal de perturbation pénètre dans l'objet perturbé. Le couplage ligne à ligne fait principalement référence au couplage mutuel entre des fils ou des fils de PCB qui génèrent une tension de rayure et un courant de rayure en raison du câblage parallèle.
Le couplage de champ électrique est principalement dû à la présence de différences de potentiel, entraînant le couplage de champs électriques induits au corps perturbé. Le couplage de champ magnétique fait principalement référence au couplage de champs magnétiques basse fréquence générés à proximité de lignes électriques à impulsions de courant élevé avec l'objet perturbé. Le couplage de champ électromagnétique est principalement provoqué par des ondes électromagnétiques à haute fréquence générées par une tension ou un courant pulsé, qui rayonnent vers l'extérieur à travers l'espace et couplent le corps perturbé correspondant. En fait, chaque méthode de couplage ne peut pas être strictement distinguée, mais seulement avec des objectifs différents.
Dans une alimentation à découpage 24 V, l'interrupteur d'alimentation principal fonctionne en mode de commutation haute fréquence à haute tension. La tension et le courant de commutation sont proches des ondes carrées. L'analyse spectrale montre que le signal d'onde carrée contient de riches harmoniques d'ordre élevé, qui peuvent atteindre un spectre de fréquences de plus de 1 000 fois la fréquence de l'onde carrée. Dans le même temps, en raison de l'inductance de fuite et de la capacité distribuée du transformateur de puissance, ainsi que de l'état de fonctionnement non idéal du dispositif de commutation d'alimentation principal, des oscillations harmoniques de crête à haute fréquence et à haute tension sont souvent générées lorsque la haute fréquence. est allumé ou éteint. Les harmoniques d'ordre élevé générées par cette oscillation harmonique sont transmises au circuit interne via la capacité distribuée entre le tube interrupteur et le dissipateur thermique ou rayonnées dans l'espace à travers le dissipateur thermique et le transformateur.
Utilisé pour le redressement et les diodes à courant continu, il constitue également un facteur important de génération de perturbations haute fréquence. En raison du fonctionnement des diodes de redressement et de roue libre en mode de commutation haute fréquence, la présence d'une inductance parasite et d'une capacité de jonction dans les fils des diodes, ainsi que l'influence du courant de récupération inverse, les font fonctionner à des taux de variation de tension et de courant élevés, et générer des oscillations à haute fréquence. Étant donné que les diodes de redressement et de roue libre sont généralement proches de la ligne de sortie de puissance, les perturbations haute fréquence qu'elles génèrent sont plus susceptibles d'être transmises via la ligne de sortie CC.
Afin d'améliorer le facteur de puissance des alimentations à découpage 24 V, des circuits actifs de correction du facteur de puissance sont utilisés. Dans le même temps, afin d'améliorer l'efficacité et la fiabilité du circuit et de réduire le stress électrique des dispositifs électriques, un grand nombre de technologies de commutation douce ont été adoptées. Parmi elles, la technologie de commutation à tension nulle, à courant nul ou à courant nul est la plus largement utilisée. Cette technologie réduit considérablement les interférences électromagnétiques générées par les appareils de commutation. Cependant, les circuits d'absorption sans perte à commutation douce utilisent principalement L et C pour le transfert d'énergie, en utilisant la conductivité unidirectionnelle des diodes pour réaliser une conversion d'énergie unidirectionnelle. Les diodes de ce circuit résonant deviennent donc une source majeure de perturbations électromagnétiques.
Dans les alimentations à découpage 24 V, les inductances et condensateurs de stockage d'énergie sont généralement utilisés pour former des circuits de filtrage L et C afin de filtrer les signaux perturbateurs différentiels et en mode commun et pour convertir les signaux d'onde carrée CA en signaux CC lisses. En raison de la capacité distribuée de la bobine d'inductance, la fréquence de résonance propre de la bobine d'inductance est réduite, ce qui entraîne un grand nombre de signaux de perturbation haute fréquence traversant la bobine d'inductance et se propageant vers l'extérieur le long de la ligne d'alimentation CA ou de la ligne de sortie CC. À mesure que la fréquence du signal perturbateur augmente, la capacité et l'effet de filtrage du condensateur de filtrage continuent de diminuer en raison de l'effet de l'inductance du plomb, jusqu'à ce qu'il perde complètement la fonction du condensateur et devienne inductif au-dessus de la fréquence de résonance. Une mauvaise utilisation des condensateurs de filtrage et des câbles trop longs sont également une cause d'interférences électromagnétiques.
En raison de la densité de puissance élevée et du haut niveau d'intelligence de l'alimentation à découpage 24 V, équipée d'un microprocesseur MCU, le signal de tension varie de élevé à près de kilovolts à faible à plusieurs volts ; Des signaux numériques haute fréquence aux signaux analogiques basse fréquence, la répartition du champ à l’intérieur de l’alimentation est assez complexe. Un câblage déraisonnable des PCB, une conception structurelle déraisonnable, un filtrage d'entrée déraisonnable des lignes électriques, un câblage déraisonnable des lignes électriques d'entrée et de sortie et une conception déraisonnable du processeur et des circuits de détection peuvent tous conduire à un fonctionnement instable du système ou à une immunité réduite aux champs électromagnétiques tels que les décharges électrostatiques, les décharges électriques. groupes d'impulsions transitoires rapides, coups de foudre, surtensions, perturbations conduites, perturbations rayonnées et champs électromagnétiques rayonnés.
