Análisis de la Corriente Alterna CA
En las pruebas de EMI MIL-STD-461, la red de estabilización de impedancia de línea (LISN) que se muestra en la Figura 1 introduce una impedancia estandarizada, generalmente 50 μH en serie con 5 Ω para rangos de frecuencia específicos, lo que garantiza mediciones de EMI repetibles.
Esta impedancia interactúa con el filtro de entrada y el bucle de control del convertidor CC-CC, alterando potencialmente las emisiones conducidas y los márgenes de estabilidad o induciendo oscilaciones si las impedancias se superponen a ciertas frecuencias, como se analiza en el análisis de CA en el dominio de la frecuencia.
A diferencia de la impedancia de fuente variable que se encuentra en los sistemas del mundo real, como baterías o buses de energía, la impedancia fija del LINS puede enmascarar o exagerar los problemas que se manifiestan en la operación real.
Si bien las pruebas basadas en LINS verifican el cumplimiento de los estándares EMI, estas interacciones requieren un análisis de CA adicional o un análisis transitorio para garantizar el rendimiento y la estabilidad del convertidor en aplicaciones prácticas, particularmente cuando se pasa de condiciones de prueba a entornos del mundo real.
El criterio de estabilidad de Middlebrook requiere que la impedancia de la fuente, incluida la capacitancia interna del convertidor, permanezca significativamente más baja que la impedancia de entrada del convertidor en el análisis de CA en el dominio de la frecuencia.
Un objetivo de diseño común es una impedancia de fuente al menos diez veces menor (separación de 20 dB), pero para diseños de bajo voltaje y alta potencia, esto puede requerir condensadores impracticablemente grandes. En estos casos, un mínimo de dos veces menos (separación de 6 dB) puede ser suficiente, equilibrando la estabilidad con el tamaño práctico de los componentes.
Para verificar la estabilidad del convertidor CC-CC DCM3623T50M31C2M00 en presencia de un LISN, el esquema de análisis de CA que se muestra en la Figura 2 y los gráficos de impedancia que se muestran en la Figura 3 ilustran tres escenarios:
(1) Sin condensador de entrada externo, superposición de impedancia severa.
(2) Condensador externo de 700 μF con resistencia de amortiguación de 250 mΩ, sin separación de impedancia.
(3) Condensador externo de 1,7 mF con resistencia de amortiguación de 250 mΩ, separación de impedancia de 6 dB.
Las simulaciones también incorporan la impedancia LISN, la capacitancia de entrada interna del convertidor y la impedancia de entrada del convertidor, calculadas utilizando la fórmula proporcionada en la Guía de diseño de Vicor DCM.
Dónde:
ZIN-DCM = Impedancia incremental negativa del DCM
VI = Voltaje de entrada al DCM
II = Corriente de entrada del DCM
PI = Potencia de entrada del DCM
ΔVI = Cambio en el voltaje de entrada del DCM
ΔII = Cambio en la corriente de entrada del DCM
F = Ancho de banda del bucle de control del DCM
Llave explicativa de la Figura 3:
Impedancia de entrada para DCM3623T50M31C2M00 (rojo)
Escenario 1: Sin impedancia de fuente de condensador externo (Teal)
Escenario 2: Impedancia de fuente de 700 μF (verde)
Escenario 3: Impedancia de fuente de 1,7 mF (azul)
