独立式有源EMI滤波器IC怎么缩小共模滤波器尺度
 时间: 2023-07-31 |作者: 雷火官网在线登入

  安全要求,用于上述和其他高密度运用的共模 (CM) 滤波器一般会约束总 Y巨细,因而需求大尺度共模扼流圈来完成方针转角频率或滤波器衰减特性。这导致了权衡后的无源滤波器规划选用粗笨且贵重的共模扼流圈,尺度相当于整个滤波器巨细。

  跟着无源器材逐步跟不上高速功率半导体器材以及电路拓扑的开展,无源滤波器的体积是进步功率密度的约束要素之一。实践的滤波器完成会占用电源解决方案总体积的 30%(如图 1 所示)。

  图 1:3.3kW 图腾柱功率因数校对参阅规划中的传统单相无源 EMI 滤波器

  有源 EMI 滤波器 (AEF) 电路可为新一代电源办理体系完成更紧凑的滤波器解决方案。空间受限型运用可运用有源电源滤波器集成电路IC) 减小磁性元件的尺度和滤波器的总尺度。AEF 的其他优势包含:经过下降元件功率损耗来改进热办理并进步可靠性、削减受限空间内元件之间的耦合、简化机械和封装规划以及下降本钱。

  图 2 和图 3 分别为单相和三相滤波器电路的原理图,均选用有源解决方案替代传统的无源规划。单相 TPSF12C1-Q1 和三相 TPSF12C3-Q1 AEF IC 坐落共模扼流圈之间,为共模电流供给了具有较低阻抗的分流途径。如图所示,有源解决方案模扼流圈 LCM1 和 LCM2 的电感比无源滤波器模扼流圈的电感低许多。

  图 2:单相无源 EMI 滤波器(顶部)和具有更低共模扼流圈电感的相应 AEF 电路(底部)

  图 3:三相无源 EMI 滤波器(顶部)和具有更低共模扼流圈电感的相应 AEF 电路(底部)

  在沟通线路中衔接检测和注入 Y电容器后,该电路旨在减小滤波器的总体积,一起坚持向机箱地导入低的工频漏电流。这能够经过运用有源电路来完成,有源电路能够调理注入电容器的频率响应,即经过实践添加容值来完成高频率。继而,在方针频率规模内用于下降 EMI 而添加的注入电容会下降共模扼流圈电感,使其低于具有相似衰减效果的无源滤波器的电感值。

  具有简化的滤波器结构、宽作业频率规模以及高稳定性裕度(运用共模 AEF 快速入门核算器东西进行核算)。

  具有更小的共模扼流圈尺度,体积更小、分量更轻、本钱更低。此外,还能削减扼流圈自寄生效应,然后更大程度下降铜损并完成更超卓的高频衰减功能。

  无需额定的磁性元件。AEF 电路仅运用检测和注入 Y 电容器,在毛病情况期间对峰值触摸电流没有影响。

  图 2 和图 3 中放置于两个共模扼流圈之间的 X 电容器在电源线之间供给了一个低共模阻抗途径,一般可到达低兆赫兹频率。这样,仅运用一个注入电容器,便可将电流注入到一根电源线,一般是中性线。假如三相滤波器是没有中性线 引脚接地,并将注入电容器经过 X 电容器的星型衔接进行耦合。

  图 4 展现了适用于图 1 中转换器的 AEF 实践完成办法。运用 TPSF12C1-Q1 单相 AEF IC 完成共模噪声衰减。

  从图 5 中能够显着看出,AEF 在低频率规模(100kHz 至 3MHz)内供给高达 30dB 的共模噪声衰减,因而,运用两个 2mH 纳米晶扼流圈的滤波器可完成与运用两个 12mH 扼流圈的无源滤波器规划相同的共模衰减功能。为进行公正比较,这些扼流圈均来自同一元件系列(由 Würth Elektronik 制作),并运用相似的磁芯资料。表 1 汇总了无源和有源规划适用的共模扼流圈参数,图 6 要点展现了体积、尺度、分量和本钱节约值。

  图 6:经过运用 AEF 减小尺度、体积、分量和本钱 (a);扼流圈巨细比较 (b)

  本例中的 AEF 在 10A 电流下可削减 60% 的总铜损(疏忽绕组电阻随温度升高而添加),这能够下降元件作业温度并进步可靠性。

  要为高密度开关稳压器中的 EMI 滤波器级完成高效紧凑的规划具有挑战性,关于优先考虑解决方案尺度和本钱的轿车和工业运用来说,特别如此。有源滤波器解决方案能够按捺测得的共模噪声,其实践效果标明,与平等的纯无源滤波器规划比较,有源滤波器解决方案能够明显减小共模扼流圈元件的体积。