Un convertidor CC/CC que genere ruido en su alimentación no es deseable, pero ¿cuánto ruido es demasiado y cómo lo medimos? A diferencia de los convertidores CA/CC, no existen normas reglamentarias para un nivel aceptable ni para la configuración de la medición, y, en cualquier caso, la amplitud y el espectro del ruido variarán según la configuración de la conexión a tierra y si el convertidor CC/CC está aislado o no.
Observamos que los fabricantes de convertidores CC/CC citan el cumplimiento de estándares como EN 55032, CISPR 32 y FCC Parte 15 con límites de Clase A y B, pero estos se refieren a los niveles máximos permitidos en una red de distribución de CA, lo cual no es relevante para las líneas de entrada de los convertidores CC/CC. Los niveles que puede soportar un sistema con convertidores CC/CC internos dependen en gran medida de la inmunidad de otros dispositivos, si los hay, conectados a la línea de entrada de CC y de la disposición física. Por ejemplo, el ruido conducido en interconexiones de CC internas largas puede causar EMI radiada externa que es sujeto a normas legales como las recogidas en la directiva europea de compatibilidad electromagnética (CEM).
Por lo tanto, puede ser útil realizar mediciones según una norma como la EN 55032, aunque solo sea como una medida subjetiva y para comparar productos de la competencia. Un aspecto clave para la medición de dispositivos con entrada de CA o CC es la inserción de una red de estabilización de impedancia de línea (LISN) en la línea de entrada. Esto permite aislar las variaciones en la impedancia de alimentación para que las mediciones sean consistentes en diferentes entornos eléctricos.
Las LISN se presentan en diferentes variantes, generalmente de tipo V y delta. La configuración de una V-LISN se muestra en la figura para el caso general, donde la conexión a tierra del convertidor CC/CC es remota, por lo que el ruido se mide tanto en la línea positiva como en la negativa. Por supuesto, la entrada puede no estar conectada a tierra en absoluto y, si el convertidor CC/CC está aislado, su salida puede o no estar conectada a tierra en la aplicación real, lo que influye significativamente en los niveles medidos.
Además, las LISN tampoco son todas iguales. La norma CISPR 16-1-2 ofrece ejemplos, pero no siempre queda claro cuál usar para las distintas aplicaciones de CC/CC. Los dispositivos de entrada de CA suelen usar LISN con inductores de 50 µH, mientras que los de 5 µH son más comunes en los convertidores CC/CC y se requieren específicamente en las pruebas de EMI para automoción (según la norma CISPR 25, por ejemplo).
Imagen 1: Un V-LISN con valores típicos utilizados con convertidores CC/CC.
En este punto, es necesario diferenciar entre el ruido en modo diferencial y el ruido en modo común. El modo diferencial es la tensión (o corriente) entre las líneas de entrada, mientras que el modo común es la tensión (o corriente) entre ambas líneas de entrada (conectadas entre sí) y tierra. Sin embargo, la tierra puede no estar bien definida para un convertidor CC/CC. Para un convertidor CA/CC, la señal de salida V-LISN proporciona una tensión igual al valor del modo común más la mitad del modo diferencial, mientras que el Delta LISN separa los modos para una medición independiente. En un convertidor CC/CC, el valor depende de si hay una conexión a tierra y dónde se encuentra. Si está en la línea de retorno de entrada del convertidor CC/CC, por definición no hay ruido en modo común en la entrada. Si la tierra está aguas arriba del LISN, el valor medido será mayor, y si el convertidor CC/CC está aislado y su salida está conectada a tierra, el ruido medido será aún menos preciso. Normalmente, lo que importa a nivel de sistema es el ruido en modo diferencial del convertidor CC/CC, por lo que este debe extraerse de la medición del LISN, teniendo en cuenta la ubicación de la conexión a tierra.
Normas como la CISPR 25 también especifican la medición del ruido como una corriente que sale de los terminales de entrada del convertidor CC/CC. Esto resulta potencialmente más útil, ya que no depende de otro punto como referencia, como en una medición de voltaje. Sin embargo, sigue siendo necesario un LISN, puesto que la corriente depende de la impedancia del circuito aguas arriba del convertidor CC/CC. Los convertidores CC/CC de baja potencia suelen especificar su ruido de entrada de esta manera, pero con un inductor en serie en lugar de un LISN. El valor del inductor se especifica arbitrariamente entre los fabricantes, y su autorresonancia, variación de inductancia y resistencia no están especificadas, lo que hace que los resultados comparativos no sean fiables. A baja potencia, la corriente de ruido generalmente se indica solo como un nivel RMS sin un ancho de banda de medición especificado, y suele ser un valor muy pequeño, mientras que los niveles pico pueden ser mucho más altos en un amplio espectro de frecuencias, lo que nuevamente reduce el significado de la medición.
El ruido de entrada conducido en los convertidores CC/CC es un parámetro importante que puede provocar un funcionamiento errático del sistema, por lo que debe medirse y minimizarse. Sin embargo, el nivel aceptable solo puede determinarse caso por caso, y las mediciones comparativas deben utilizar la misma configuración de puesta a tierra y no deben considerarse representativas de los niveles presentes en la aplicación final. En el peor de los casos, podría seleccionarse un filtro innecesariamente grande, lo que puede afectar la estabilidad del convertidor e introducir problemas como resonancias que provocan picos de ruido y sobretensiones transitorias inducidas durante los cambios de carga.
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