Introduction à la compatibilité électromagnétique des alimentations à découpage
Les raisons des problèmes de compatibilité électromagnétique causés par les alimentations à découpage fonctionnant dans des conditions de commutation haute tension et courant élevé sont assez complexes. En termes de propriétés électromagnétiques 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. Le couplage d'impédance 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 des tensions et des courants perturbateurs dus au câblage parallèle. Le couplage de champ électrique est principalement dû à la présence d’une différence de potentiel, qui génère un couplage de champ électrique induit sur le 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 des objets perturbateurs. Le couplage du champ électromagnétique est principalement dû aux ondes électromagnétiques à haute fréquence générées par une tension ou un courant pulsé rayonnant vers l'extérieur à travers l'espace, entraînant un couplage avec 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, l'interrupteur d'alimentation principal fonctionne en mode de commutation haute fréquence à haute tension, et la tension et le courant de commutation sont proches des ondes carrées. Grâce à l'analyse spectrale, il est connu que les signaux à onde carrée contiennent de riches harmoniques d'ordre élevé. Le spectre de cette harmonique d’ordre supérieur peut atteindre 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 lors de la mise sous tension ou désactivé à hautes fréquences. Les harmoniques d'ordre élevé générées par cette oscillation harmonique sont transmises au circuit interne via la capacité distribuée entre le tube de commutation et le dissipateur thermique, ou rayonnées dans l'espace via le dissipateur thermique et le transformateur. Les diodes de commutation utilisées pour le redressement et la continuation sont également une cause importante de perturbations haute fréquence. En raison de l'état de commutation haute fréquence du redresseur et des diodes de roue libre, 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. Les diodes de redressement et de roue libre sont généralement proches de la ligne de sortie de puissance, et 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, les alimentations à découpage adoptent des circuits actifs de correction du facteur de puissance. 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 zéro tension, courant zéro ou tension zéro/courant nul est la plus largement utilisée. Cette technologie réduit considérablement les interférences électromagnétiques générées par les appareils de commutation. Cependant, la plupart des circuits d'absorption sans perte à commutateur logiciel utilisent 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.
Les alimentations à découpage utilisent généralement des inductances et des condensateurs de stockage d'énergie pour former des circuits de filtrage L et C, permettant ainsi de filtrer les signaux de perturbation différentiels et en mode commun. 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 dans le condensateur de filtrage, l'effet de l'inductance du plomb entraîne une diminution continue de la capacité et de l'effet de filtrage, et même des modifications des paramètres du condensateur, ce qui est également une cause d'interférence électromagnétique.
