Calcolo del filtro EMI in un SMPS


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Sto costruendo un SMPS usando l'interruttore di accensione Semi FSGM300N di Fairchild. Scheda tecnica FSGM300N
Se quel collegamento alla scheda tecnica è ferito a piedi, provare la scheda tecnica FSGM 300N

Ho usato gli strumenti di progettazione forniti da Fairchild Semi per ottenere il seguente diagramma Estratto di design. Ma vengono forniti tutti i parametri, tranne il valore del filtro EMI Lin (cerchio rosso nel diagramma). Dovrò sapere come calcolare il valore di Lin. Guardando la scheda tecnica, il progetto di riferimento utilizza 30mH. Non so se si tratta di un valore fisso? Questo è il mio primo progetto SMPS.

Qualche pensiero per favore?

Grazie.

Risposte:


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Il valore dell'induttanza è tipico di un filtro di linea e non è cruciale.
Lo scopo del filtro è di isolare i componenti SMPS HF dalla rete.
Gli induttori formano due filtri Pi accoppiati a immagine speculare (divisi lungo l'asse orizzontale medio per l'analisi.

I filtri di linea possono essere in modalità comune - che respingono il rumore sulla linea rispetto alla terra come se la linea fosse un singolo conduttore
o modalità differenziale, che blocca i segnali dall'iniezione nella rete e l'aggiunta al segnale di rete che è essa stessa modalità differenziale.

Un filtro implementato correttamente avrà spesso filtri sia in modalità differenziale che comune.
Come mostrato, il design attuale non ha :-(.

Sospetto fortemente che il diagramma sia stato erroneamente modificato: non corrisponde al diagramma nella seconda versione del foglio dati che ho aggiunto alla domanda. Il 2 ° foglio dati mostra un simbolo "Z" sull'induttore del filtro che presumo significhi che le estremità tratteggiate si trovano sulle estremità opposte della bobina. (Vedi digram di seguito per dare un senso a questo.) La "Z" blu era presente ma l'ho colorata di blu. Ho aggiunto l'ellisse rossa e la punteggiatura che ritengo implicita.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

In un filtro in modalità comune, la "punteggiatura" su ciascun avvolgimento sarà sullo stesso "lato" del filtro, sia sul lato linea che su entrambi i lati dell'attrezzatura. Per funzionare correttamente, il filtro deve essere seguito da un condensatore con riferimento a terra, quindi il tappo deve essere diviso in due tappi con un rubinetto centrale ancorato. Vedi la parte sinistra del diagramma in basso.

Un filtro in modalità differenziale ha punte sul lato opposto del filtro e il condensatore associato non deve essere intercettato e messo a terra. Vedi la parte destra del diagramma in basso.

Il filtro, come mostrato nel circuito fornito, ha punte di modo comune ma connessioni di condensatore di modo differenziale - cioè nessun tappo con attacco centrale.
Funzionerà molto meno bene di quanto sarebbe se Cin1 fosse due tappi in serie con la messa a terra centrale OPPURE se altri due tappi fossero aggiunti in serie attraverso Cin1 con la punta centrale messa a terra. Immagine da qui .

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Una ricerca su Internet per "filtro di linea" mostrerà molti esempi.

Materiale correlato - ciascuno collegato a una pagina.

Scheda tecnica FSGM come JPG!


grazie per il commento. Ho guardato alcuni altri esempi di un SMPS da Top Switch (TOP252-262) e in qualche modo sembrava lo stesso, solo che il secondo condensatore dopo l'induttore non era incluso. Ma sono molto preoccupato su come calcolare il valore dell'induttore, sia in modalità comune che in modalità differenziale. Grazie.
Paul A.

@RussellMcMahon Non dimenticare che l'induttanza di dispersione di una bobina di modo comune su un singolo nucleo (come un toroide) funge da elemento di modo differenziale.
Adam Lawrence,

@Madmanguruman - Penso che il diagramma sia in errore e che fosse prevista una strozzatura in modalità differenziale. Vedi la versione alternativa della scheda tecnica sopra e le mie estensioni di risposta. | Usare l'induttanza di dispersione come mezzo per far recitare due ruoli contemporaneamente è possibile, ma richiede un'arte arcana speciale che non è nemmeno accennata in modo obliquo in questa nota applicativa. Danno specifiche di base e presumono che tu non stia facendo nulla di intelligente con questo strozzatore.
Russell McMahon,

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Può essere molto difficile calcolare i valori del filtro EMI, poiché l'EMI dipende più dal layout fisico del circuito che dalla topologia stessa. Gli elementi parassiti relativi alla spaziatura dei componenti, alla schermatura, alla raccolta, all'accoppiamento ecc. Supereranno la quantità di parti effettive. Spesso è necessario un approccio più empirico.

Nemmeno la soluzione EMI può essere analiticamente dimostrata come buona. È necessario eseguire misurazioni con un analizzatore di spettro adeguato e LISN (rete di stabilizzazione dell'impedenza di linea) in più condizioni e dimostrare empiricamente che il prodotto completo soddisfa gli standard di emissione.

Il convertitore genererà EMI alla sua frequenza di commutazione e ai multipli armonici di quella frequenza. Se nel circuito sono presenti altri elementi di commutazione, è possibile che vengano visualizzate anche le frequenze di somma e differenza. I diodi raddrizzatori ultrarapidi genereranno rumore ad alta frequenza (solitamente fino ai megahertz) a causa della loro velocità.

Ovviamente, l'induttore EMI deve portare la corrente di linea. Nella configurazione in modalità comune, la corrente di ingresso si annullerà, quindi non devi preoccuparti che si saturi, ma il filo dovrebbe essere abbastanza spesso da trasportare la corrente senzaI2R perdite.

Come diceva Russell, un adeguato filtro di modo comune combinerà un induttore di modo comune (punti di fase alle stesse estremità) con alcuni condensatori a Y (un cappuccio da ciascun avvolgimento a terra protettiva). I condensatori utilizzati per questa funzione DEVONO essere approvati per la sicurezza per applicazioni Y. Il tuo progetto dovrebbe includere almeno un set di condensatori a Y.

I due condensatori trasversali (Cin1 e Cin2) sono denominati condensatori X (poiché "attraversano" la rete). Questi agiscono maggiormente sul rumore in modalità differenziale, insieme a qualsiasi induttore in modalità differenziale.

Come punto di partenza, è necessario assicurarsi che il filtro abbia molte attenuazioni alla frequenza di commutazione principale del convertitore, poiché questa è spesso la sorgente EMI più potente nell'alimentatore.

Per un induttore di modo comune, ciò è generalmente ottenuto avendo l'induttanza il più alta possibile, per garantire la massima reattanza induttiva alla frequenza di commutazione. Questo di solito implica materiale in ferrite ad alta permeabilità, per ottenere l'induttanza senza aver bisogno di molti giri. I nuclei toroidali vengono spesso utilizzati in quanto consentono facilmente agli avvolgimenti lato linea e lato neutro di adattarsi simmetricamente al nucleo, di solito con un distanziatore isolante tra gli avvolgimenti.

I condensatori X e Y sono un po 'più semplici: i loro fogli dati avranno curve caratteristiche che mostrano la loro attenuazione in funzione della frequenza.

Una volta sistemati i condensatori e gli induttori, è il momento di iniziare a misurare, ottimizzare, rimisurare, retwittare ...


Puoi spiegarci di più sul tuo ultimo paragrafo? Grazie
Paul A.
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