¿Qué es el filtro EMI en la fuente de alimentación y cómo funciona?
Fuente de alimentación de conmutaciónse usa ampliamente en computadoras y equipos periféricos, comunicaciones, control automático, electrodomésticos y otros campos. Tiene ventajas significativas, como bajo consumo de energía, alta eficiencia y tamaño pequeño. Actualmente es el dispositivo de fuente de alimentación más utilizado en equipos electrónicos. Tanto los tipos de fuente de alimentación de CC y CC son esenciales, con la fuente de alimentación de CC que proporciona corriente continua para dispositivos electrónicos y pruebas, mientras que las alimentaciones de CA ofrecen corriente alterna a las cargas.
La destacada desventaja de conmutación de suministros de alimentación es la generación de interferencia electromagnética (EMI) extremadamente fuerte.Señales de EMIcontaminará el entorno electromagnético a través de la conducción y la radiación, afectará la eficiencia de las redes eléctricas y los sistemas de generación de energía, e interferirá con los equipos de comunicación y los productos electrónicos. La red eléctrica local puede ser una fuente significativa de EMI generalizado, que impacta sistemas críticos como hospitales y operaciones militares. EMI también puede interrumpir los dispositivos residenciales e industriales, causando cualquier cosa, desde problemas de rendimiento menores hasta mal funcionamiento o fallas. Es un peligro de poder reconocido.
Principios de trabajo básicos de la fuente de alimentación de conmutación
La fuente de alimentación de conmutación se conecta principalmente a la cuadrícula de alimentación a través de un rectificador, que rectifica y filtra directamente la alimentación de la red en DC de alto voltaje, luego la convierte en una corriente alterna de alta frecuencia de baja frecuencia a través de un inversor, y luego sube a una rectificación secundaria y filtrado para convertirse en la DC de baja voltaje requerida. La fuente de alimentación de CA CC juega un papel clave en la convertir la red eléctrica o la potencia de la fuente eléctrica en salidas de voltaje y corriente específicas adecuadas para varios dispositivos.
El principio de EMI generado porSbrujeríaPAGowerSaumentar
Hay muchas razones por las cuales las alimentaciones de conmutación producen EMI, entre las cuales la interferencia armónica de alto orden actual generada por el rectificador de onda fundamental y la interferencia de voltaje máximo generado por el circuito de conversión de potencia de tipo transformador son las principales razones. Los circuitos eléctricos dentro de la fuente de alimentación son fuentes fundamentales de EMI, que generan emisiones realizadas e irradiadas.
El proceso de rectificación del rectificador fundamental es una causa común de los armónicos actuales.
Interferencia armónica en el circuito rectificador primario
La corriente de onda sinusoidal de frecuencia de potencia pasa a través del diodo rectificador del circuito rectificador de onda completa y se convierte en una corriente de pulso unidireccional. Esta corriente se puede descomponer en la suma del componente DC y una serie de componentes de CA de diferentes frecuencias.
Los armónicos (especialmente los armónicos de alta frecuencia) producirán interferencia de conducción e interferencia de radiación a lo largo de la línea de transmisión. Por un lado, distorsionará la forma de onda de la fuente de alimentación frontal y, por otro lado, producirá interferencia de radiación a través de la línea de alimentación. La distorsión de voltaje puede resultar de un filtrado inadecuado, afectando la calidad de la potencia y la confiabilidad del sistema.
Interferencia armónica del circuito rectificador secundario
Cuando el diodo del rectificador se lleva a cabo en la dirección hacia adelante, se acumula la carga en la unión PN. Debido a que el diodo funciona en un estado inactivo de alta frecuencia, cuando se aplica un voltaje inverso al diodo, la carga acumulada no puede desaparecer de inmediato, lo que resulta en una corriente de sobretensión inversa. Debido a la presencia de capacitancia distribuida e inductancia en líneas, las corrientes de aumento de alta frecuencia generan oscilaciones de alta frecuencia cuando fluyen a través de ellas, por lo que estas perturbaciones tienen un espectro rico. La capacitancia parasitaria entre los elementos del circuito, especialmente en los circuitos de conmutación de alta frecuencia, puede afectar aún más la atenuación del ruido y la integridad de la forma de onda.
¿Qué es la interferencia electromagnética?EMI）?
La interferencia electromagnética (EMI) ocurre cuando las corrientes eléctricas no deseadas interfieren con las corrientes eléctricas que se supone que debe recibir un dispositivo electrónico. Estas corrientes interferentes, a menudo llamadas "ruido" o "ruido electromagnético", pueden provenir de fuentes externas o ser generadas por otros componentes dentro del dispositivo. Los efectos de EMI pueden variar desde fallas menores y distorsión de la señal hasta fallas graves e incluso daños permanentes a equipos sensibles.
Cuando se produce EMI, interfiere con el funcionamiento normal de un dispositivo y puede causar una operación inesperada. Dependiendo de la gravedad de la interferencia, EMI puede afectar la calidad de la señal recibida por el dispositivo, causar mal funcionamiento temporal o falla de los componentes, o incluso dañar permanentemente el dispositivo electrónico. Por lo tanto, es fundamental comprender las causas y los efectos de EMI. Al identificar posibles fuentes de EMI y sus efectos en los dispositivos electrónicos, los ingenieros pueden diseñar soluciones efectivas, comoInstalación de filtros EMI, para proteger el equipo sensible de los efectos nocivos del ruido electromagnético.
Filtro EMI para suprimir EMI de la fuente de alimentación de conmutación
Las señales de interferencia se inyectan en la cuadrícula de energía pública desde el terminal de entrada de energía, lo que causa alteración de la conducción. Las señales de interferencia realizadas se pueden dividir en dos formas: modo diferencial y modo común. Los filtros EMI avanzados están diseñados para suprimir tanto el modo común como el ruido del modo diferencial, mejorando el rendimiento del sistema y el cumplimiento de EMC. Los ruidos del modo diferencial, que ocurren entre los conductores en la línea de alimentación, son mitigados por filtros de línea de alimentación EMI para proteger el equipo y evitar la contaminación acústica nuevamente en la red.
La interferencia del modo diferencial se transmite entre dos cables y es interferencia simétrica; La interferencia del modo común se transmite entre el cable y el suelo (chasis) y es interferencia asimétrica.
La interferencia del modo diferencial tiene una pequeña amplitud y baja frecuencia, causando menos interferencia; La interferencia en modo común tiene una gran amplitud y alta frecuencia, y también puede producir radiación a través de cables, causando una mayor interferencia. El voltaje de ondulación de salida en el terminal de salida debe minimizarse a través del filtrado adecuado para mantener la integridad de la señal y el cumplimiento de EMI. La supresión de voltaje transitorio de salida, utilizando diodos TVS y componentes similares, también es crítica para proteger el terminal de salida de los picos de voltaje.
Qué esFiltro EMI?
El filtro EMI es una medida efectiva para suprimir la interferencia, especialmente la interferencia de conducción y la interferencia de radiación de las señales EMI de la fuente de alimentación de conmutación. El filtrado de EMI en las fuentes de alimentación del modo de interruptor se logra utilizando condensadores de cerámica de clase X e Y, que se colocan para reducir el ruido de modo común y modo diferencial, asegurando la seguridad del equipo y la compatibilidad electromagnética. El condensador de entrada, típicamente una clase X o Y, se coloca a través de las líneas de alimentación de entrada a la derivación del ruido y protege la fuente de alimentación de entrada. Los estrictos de ferrita a menudo se usan en líneas de fuente de alimentación y líneas eléctricas de CA para reducir aún más el EMI. Los filtros pasivos, que consisten en inductores y condensadores, se usan comúnmente para la supresión de ruido, con su configuración interna determinando el rango de frecuencia que pueden atenuar de manera efectiva. Los filtros LC de bajo pase, que combinan un inductor y un condensador, son efectivos para minimizar el voltaje de ruido realizado y proteger la fuente de alimentación. Los filtros activos, que requieren una fuente de alimentación interna, pueden analizar las señales de ruido y generar anti-nominos para cancelar la interferencia electromagnética de alta frecuencia, ofreciendo una supresión de ruido mejorada en comparación con los filtros pasivos.
La forma más efectiva de debilitar la interferencia realizada y controlar las señales EMI por debajo de los niveles límite estipulados en los estándares relevantes de compatibilidad electromagnética (EMC) es agregar un filtro anti-interferencia (EMI) al extremo de entrada de potencia. El filtro EMI está instalado entre la línea de alimentación y la fuente de alimentación de conmutación. Solo permite pasar la corriente de frecuencia de potencia, lo que juega un papel importante en la mejora de la confiabilidad de cambiar las fuentes de alimentación. Los componentes de protección del circuito, como fusibles, varistores y protectores de sobretensión, se integran dentro de los filtros EMI para salvaguardar los circuitos de los picos de voltaje y el ruido transitorio. Los varistores, especialmente los movs, se utilizan para absorber la energía transitoria causada por sobretensiones de voltaje o ataques de rayos, protegiendo los componentes de la fuente de alimentación. El fusible de entrada generalmente se instala en serie con el terminal de entrada sin tierra para garantizar que, si sopla, ningún voltaje alcanza la fuente de alimentación, mejorando la seguridad. La colocación adecuada de los componentes protectores en la fuente de alimentación de entrada es esencial para protegerse contra transitorios y sobretensiones.
Los valores límite de los niveles de interferencia realizados estipulados en muchos estándares EMC comienzan a partir de 10 kHz. La frecuencia de funcionamiento de la fuente de alimentación de conmutación es de aproximadamente 10 kHz ~ 100kHz. Para las señales EMI de alta frecuencia generadas mediante suministros de alimentación, se pueden obtener resultados satisfactorios seleccionando un circuito de desacoplamiento apropiado o un filtro EMI con una estructura de red relativamente simple. La efectividad de los filtros EMI se evalúa por su impacto en la potencia de la señal y el rendimiento general del sistema, particularmente con respecto a la pérdida de inserción y la atenuación a frecuencias específicas. El aislamiento de salida, a menudo logrado con los condensadores y, es importante para mantener el aislamiento eléctrico y atenuar el ruido del modo común en el terminal de salida.
ComoSeleccione un EMIfiltrar?
Al elegir un filtro, los 3 parámetros más importantes son: corriente nominal, voltaje nominal y frecuencia de corte. Es crucial considerar la corriente de entrada máxima y las clasificaciones de voltaje para garantizar una operación segura y confiable en condiciones normales y transitorias. La disponibilidad de diferentes filtros EMI permite la selección basada en requisitos específicos como el rango de frecuencia, las capacidades de supresión de ruido y los estándares de la industria. Elegir el mejor filtro EMI para la supresión de alta frecuencia es esencial para proteger la electrónica sensible y mantener la calidad de la potencia.
La corriente nominal se refiere a la corriente de señal que pasa a través del filtro. La especificación de corriente de entrada máxima es crítica para seleccionar inductores y condensadores para evitar la saturación y garantizar una operación confiable.
Voltaje nominal: si los cables que deben filtrarse no se verán afectados por altos voltajes, como descarga electrostática, pulsos de corriente, sobretensiones, etc., el voltaje de trabajo del circuito es el voltaje de trabajo nominal del filtro. En general, el voltaje de trabajo nominal debe ser superior a 200V. También se debe considerar el impacto del voltaje de CA en la corriente de sobretensión y la selección del filtro, especialmente durante las etapas de encendido y filtrado.
Frecuencia de corte: la frecuencia de corte del filtro de línea de señal se define como la frecuencia cuando la pérdida de inserción es 3dB.
La selección de la frecuencia de corte debe garantizar que la banda de paso del filtro cubra el ancho de banda de la señal funcional y garantice el funcionamiento normal del equipo. Al mismo tiempo, filtre la interferencia innecesaria de alta frecuencia en la mayor medida. Los filtros EMI están diseñados para dirigir altas frecuencias para la atenuación del ruido, ya que la mayoría de los ruido electromagnético ocurre a frecuencias más altas.
Dorexs fabricando en el filtro EMI
DorexsTiene muchos años de experiencia en la fabricación de filtros EMI y es competente en la aplicación de filtros EMI a las alimentaciones de conmutación. Sus productos se integran en varios sistemas eléctricos para salvaguardar los equipos de EMI y garantizar una operación confiable. Las aplicaciones de filtro EMI abarcan una amplia gama de industrias, incluidas las comunicaciones, la automatización, los sectores médicos e industriales, cada uno que requiere soluciones a medida. La electrónica de energía, como los cargadores de EV e inversores de energía renovable, juega un papel vital en la gestión de la energía moderna, las mejoras de eficiencia y las estrategias de mitigación de emi.
Además, Dorexs tiene múltiples certificaciones de productos, que incluyenCE, ISO9001, ULy otras certificaciones, que cumplen con los requisitos técnicos de los países europeos y estadounidenses.
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