¿Por qué la conmutación causa problemas de EMI y ruido?

Estaba leyendo el tema de un artículo sobre " Selección del IC correcto para aplicaciones de fuente de alimentación " en el que se indican los diferentes tipos de topología y sus pros y contras. En él, se enumeran los tres tipos de topologías y uno de ellos es la conmutación inductiva . .

Al final escribe

The switching converter also causes electromagnetic interference (EMI) radiation from the inductor and noise on the output due to the switching.

Entonces mi pregunta es qué cosas son responsables de estas interferencias. ¿ De qué tipo de conmutador está hablando? Es un poco complicado para mí entenderlo. Incluso lo busqué en la web pero no obtuve ningún documento que me ayude.

Los convertidores de conmutación utilizan elementos de conmutación (MOSFET) para convertir la corriente y el voltaje de bajo a alto o viceversa. Estos MOSFET se accionarán con tiempos de subida muy altos, lo que conduce a frecuencias altas (1/pi*tr), se producirán más problemas si estas corrientes de conmutación fluyen en un gran bucle. hay un bucle de entrada y un bucle de salida cuya área debe minimizarse.

Respuestas (2)

La EMI en las fuentes de alimentación puede provenir de múltiples fuentes, que incluyen:

  • Corrientes capacitivas impulsadas por voltajes de conmutación
  • Campos eléctricos producidos por voltajes de conmutación
  • Campos H dispersos de bucles e inductores/transformadores de alto di/dt
  • Rectificación de alta frecuencia

El artículo cita tres clasificaciones de convertidores:

  • Reguladores lineales
  • Bombas de carga
  • Conmutador inductivo

Los reguladores lineales son convertidores reductores (entrada más alta que salida) que funcionan disipando energía para lograr la regulación, generalmente en un elemento de paso en serie no saturado como un transistor o MOSFET. No hay conmutación de alta frecuencia, por lo que el circuito desde una perspectiva de EMI es increíblemente silencioso.

Las bombas de carga son fuentes de capacitores conmutados, donde la energía se almacena en un capacitor, el capacitor se desconecta de la fuente y se vuelve a conectar rápidamente de tal manera que proporcione un "impulso" de voltaje. Están cambiando, pero en general, son para niveles de potencia extremadamente bajos (unos pocos vatios como máximo) y, en general, son extremadamente compactos en términos de diseño físico, por lo que no contribuyen mucho a EMI (cuando se hacen bien).

Lo que el artículo quiere decir con 'conmutador inductivo' es una fuente de alimentación conmutada que utiliza inductores como dispositivos de almacenamiento de energía, que comprende la gran mayoría de las fuentes de alimentación comúnmente disponibles en la actualidad. Convertidores reductores, convertidores elevadores, convertidores flyback, convertidores de medio puente y puente completo, Cuks y SEPIC: todos estos son "conmutadores inductivos" y todos implican convertir CC en CA de alta frecuencia, manipular el valor promedio (a través del ciclo de trabajo y otros significa) y luego rectificar la CA de nuevo en CC. Verá que todas mis fuentes EMI citadas anteriormente entran en juego en estos convertidores.

La ciencia detrás de EMI es increíblemente compleja y requiere una gran cantidad de conocimiento teórico y experiencia práctica para comprenderla realmente. No es algo que se pueda explicar correctamente en unos pocos párrafos. Solo tenga en cuenta que cualquier conmutación de alta frecuencia (decenas de kilohercios o más) probablemente inducirá EMI que deberá tratarse de alguna manera y (en general) cuanto mayor sea el nivel de potencia, peor puede ser la EMI. La EMI también está influenciada en gran medida por elementos parásitos y la ubicación de los componentes físicos: un mal diseño para un convertidor de 10 W puede causar problemas de EMI más grandes que un convertidor de 100 W bien hecho.

En el conmutador inductivo, escribe "y todo implica convertir CC en CA de alta frecuencia, manipular el valor promedio (a través del ciclo de trabajo y otros medios) y luego rectificar la CA nuevamente en CC". Lo que eso significa No entendí este punto. ¿Podría explicar un poco más sobre esto?
Entonces, para evitar EMI en un circuito, las técnicas que se adoptan son el blindaje, el filtrado EMI, etc.
Debe administrar los parásitos haciendo un diseño cuidadoso y filtrar EMI a través de una variedad de técnicas (filtrado de modo común y diferencial usando inductores y capacitores, blindaje, etc.)

No sé qué significa el artículo con la conmutación inductiva, ya que solo puedo encontrar algún sensor de proximidad, claramente no relacionado con la aplicación de la fuente de alimentación.

Es probable que se refiriera a algún tipo de SMPS (fuente de alimentación de modo conmutado), donde se utilizan diferentes tipos de transistores (como MOSFET o BJT) en la zona de saturación .

Los problemas de EMI surgen por dos causas diferentes:

  1. Los interruptores electrónicos se controlan a muy altas frecuencias, generando así corrientes alternas de alta frecuencia que, como consecuencia, pueden dar lugar a la emisión de ondas electromagnéticas.
  2. Cuando se conmuta del estado de encendido al apagado, surgen varios efectos dentro del transistor que podrían generar corrientes impulsivas.

Para evitar tales efectos, los fabricantes sugieren:

  1. Uso de frecuencia variable para controlar el transistor
  2. Agregue un circuito amortiguador a su diseño
Quise decir TOPOLOGÍA (ya lo mencioné en mi pregunta).