As fontes de alimentação de modo comutado usam o que é conhecido como "conversor flyback" para fornecer conversão de tensão e isolamento galvânico. Um componente central deste conversor é um transformador de alta frequência.
Os transformadores práticos têm alguma capacitância perdida entre os enrolamentos primário e secundário. Essa capacitância interage com a operação de comutação do conversor. Se não houver outra conexão entre entrada e saída, isso resultará em uma tensão de alta frequência entre a saída e a entrada.
Isso é muito ruim do ponto de vista da EMC. Os cabos do bloco de potência agora estão essencialmente atuando como uma antena transmitindo a alta frequência gerada pelo processo de comutação.
Para suprimir o modo comum de alta frequência, é necessário colocar capacitores entre o lado de entrada e saída da fonte de alimentação com uma capacitância substancialmente maior que a capacitância no transformador flyback. Isso reduz efetivamente a alta frequência e evita que ela escape do dispositivo.
Ao projetar um PSU classe 2 (desenterrado), não temos escolha a não ser conectar esses capacitores à entrada "ao vivo" e / ou "neutro". Como a maior parte do mundo não impõe polaridade em soquetes desenterrados, temos que assumir que um ou ambos os terminais "ativo" e "neutro" podem estar em uma tensão significativa em relação à terra e, geralmente, acabamos com um design simétrico. uma "opção menos ruim". É por isso que se você medir a saída de uma fonte de alimentação da classe 2 em relação à rede elétrica com um medidor de alta impedância, normalmente verá cerca de metade da tensão da rede elétrica.
Isso significa que, em um PSU de classe 2, temos uma difícil troca entre segurança e EMC. Aumentar os capacitores melhora a EMC, mas também resulta em uma "corrente de toque" mais alta (a corrente que fluirá através de alguém ou de algo que toque na saída da PSU e da rede elétrica). Essa troca se torna mais problemática à medida que a PSU aumenta (e, portanto, a capacitância perdida no transformador aumenta).
Em uma PSU classe 1 (aterrada), podemos usar a terra principal como uma barreira entre a entrada e a saída, conectando a saída à terra principal (como é comum nas PSUs de PCs desktop) ou usando dois capacitores, um da saída à rede elétrica terra e uma da rede elétrica à entrada (é o que a maioria dos tijolos de energia do laptop faz). Isso evita o problema da corrente de toque e ainda fornece um caminho de alta frequência para controlar a EMC.
A falha de curto-circuito desses capacitores seria muito ruim. Em uma classe 1 PSU, uma falha no capacitor entre a fonte de alimentação e o terra da rede elétrica significaria um curto para o terra, (equivalente a uma falha do isolamento "básico"). Isso é ruim, mas se o sistema de aterramento estiver funcionando, não deverá ser um grande risco direto para os usuários. Em uma PSU de classe 2, uma falha no capacitor é muito pior, significaria um risco de segurança direto e sério para o usuário (equivalente a uma falha ou isolamento "duplo" ou "reforçado"). Para evitar riscos ao usuário, os capacitores devem ser projetados de forma que a falha de curto-circuito seja muito improvável.
Portanto, capacitores especiais são usados para esse fim. Esses capacitores são conhecidos como "capacitores Y" (capacitores X, por outro lado, são usados entre a rede elétrica viva e a rede neutra). Existem dois subtipos principais de "capacitor Y", "Y1" e "Y2" (com Y1 sendo o tipo de classificação mais alta). Em geral, os capacitores Y1 são usados no equipamento da classe 2, enquanto os capacitores Y2 são usados no equipamento da classe 1.
Então, esse capacitor entre os lados primário e secundário do SMPS significa que a saída não é isolada? Vi suprimentos de laboratório que podem ser conectados em série para dobrar a tensão. Como eles fazem isso se não está isolado?
Algumas fontes de alimentação têm suas saídas conectadas à terra. Obviamente, você não pode pegar um par de fontes de alimentação com o mesmo terminal de saída conectado à terra e colocá-las em série.
Outras fontes de alimentação possuem apenas acoplamento capativo da saída para a entrada ou para a rede elétrica. Eles podem ser conectados em série, pois os capacitores bloqueiam a CC.