25 ELECTRÓNICA POTENCIA través del contacto físico e interferir con circuitos sensibles cercanos. El ruido se convierte en un problema cada vez mayor con velocidades de conmutación más altas, sobre todo cuando los transistores que se encienden y apagan rápidamente pueden causar interrupciones en el flujo de corriente (lo que provoca picos de tensión y ruido de alta frecuencia). Estas interrupciones del flujo de corriente pueden producirse en la entrada de los convertidores buck (reductores), en la salida de los convertidores boost (elevadores), y tanto en la entrada como en la salida de los convertidores flyback y buck-boost. FUENTES DE RUIDO EN VARIOS REGULADORES DE TENSIÓN La entrada del convertidor buck CC/CC se caracteriza por el rápido encendido y apagado de sus dispositivos de conmutación, lo que provoca corrientes discontinuas que tienen bordes de subida y bajada bruscos (alto di/dt) en los condensadores de entrada. Esto provocará que la frecuencia y varios armónicos (a menudo los de orden inferior) no cumplan con la conformidad. Un convertidor elevador que funcione en modo de conducción continua (CCM) experimentará EMI en su salida debido a la necesidad de diodos de recuperación inversa rápida que, aunque reducen en gran medida las pérdidas de potencia, tendrán un cambio de corriente (di/dt) mucho más agresivo y aumentarán la EMI. En el modo de conducción discontinua (DCM), el rizado de la corriente primaria es mayor. El rizado creará una señal variable que se conduce a otras partes del sistema a través de conductores que comparten un contacto común. EMI: EMISIONES RADIADAS Y CONDUCIDAS Por lo general, las emisiones conducidas se asocian a frecuencias inferiores a 30MHz, mientras que las emisiones radiadas suelen corresponder a frecuencias superiores a 30MHz (a menudo de 50 a 300MHz). No obstante, sigue habiendo solapamientos entre las emisiones conducidas y las radiadas. En una fuente de alimentación conmutada, los picos de tensión (dV/dt elevados) suelen ser fuentes de emisiones radiadas. Como ya se ha dicho, la EMI conducida suele proceder de la corriente discontinua (di/dt elevado) y puede dividirse en ruido en modo común (CM) y enmodo diferencial (DM). RUIDO DIFERENCIAL Y EN MODO COMÚN Las corrientes DM suelen estar dominadas por di/dt y fluirán entre la línea de alimentación y la vía de retorno; el ruido DM domina las frecuencias más bajas. Generalmente es difícil cambiar el comportamiento de di/ dt sin cambiar fundamentalmente el circuito. La reducción de di/dt se consigue normalmente mediante el uso de un filtro EMI pasivo de paso bajo (por ejemplo, amortiguador R-C, L-C, sección Pi, sección T, etc.) para amortiguar las oscilaciones causadas por las corrientes discontinuas. Las corrientes CM son generalmente una función de dV/dt y fluirán entre cada una de las líneas de potencia y tierra. Cuando las corrientes CM se acoplan en conductores o cableados largos, el cableado puede actuar como una antena que hace que el ruido CM seamás dominante a altas frecuencias. Dependiendo de la longitud del cable y de la distancia entre los conductores y el plano de tierra de referencia, el área de bucle para vías de retorno no intencionadas puede ser considerablemente grande. El ruido CM puede suprimirse significativamente con un diseño eficaz, como acercar los conductores al plano de tierra de referencia, instalar condensadores de seguridad con cuidado, proteger los arneses de cables conectados o colocar una reactancia CM en la trayectoria de las corrientes CM. Una reactancia CM también proporciona una ruta en serie de alta impedanciaquepermiteque las corrientes CM fluyan fuera del convertidor con condensadores Y que forman una ruta de derivación a tierra EMI. Tanto DM como CM contribuyen a la EMI y, a menudo, los componentes de ruido DM y CM deben cuantificarse antes de diseñar el filtro EMI para cumplir las normas EMC del sector. La EMI de entrada se cuantifica normalmente utilizando una red de estabilización de impedancia de línea (LISN) en la entrada del dispositivo bajo prueba (DUT), así como un analizador de espectro. CONSIDERACIONES SOBRE EL DISEÑO DE LOS FILTROS FRONTALES En general, el filtrado EMI pasivo es el enfoquemás común para lamitigación del ruido; sin embargo, puede resultar difícil cuando los filtros se terminan con las fuentes de ruido variables en un SMPS y las diferentes impedancias de carga. Por lo general, estos filtros consisten en diversas disposiciones de resistencias, condensadores e inductores. La magnitud del componente fundamental y el primer par de armónicos son los mayores y los que más contribuirán al ruido global, mientras que lamagnitud de los armónicos de orden superior disminuirá a medida que aumente la frecuencia. La capacidad del filtro para atenuar estos componentes de ruido también aumenta con la frecuencia, por lo que mitigar el ruido en la frecuencia y los armónicos de orden inferior es un importante reto de diseño. Por lo general, los filtros pasivos de gran tamaño atenúan las emisiones de baja frecuencia; sin embargo, las emisiones de alta frecuencia pueden requerir consideraciones de diseño adicionales debido a su naturaleza parasitaria (por ejemplo, la resistencia e inductancia en serie equivalente (ESR/ESL) de un condensador y la capacitancia en paralelo de un inductor). Otras técnicas de filtrado de EMI suelen implicar componentes activos: una de ellas es el uso del
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