APEC: Y-Kapazitätsvervielfacher-IC schrumpft EMV-Induktivitäten

Im Prinzip implementieren die ICs einen Kapazitätsmultiplikator Schaltung um das Y- zu emulierenKondensatoren in einem herkömmlichen passiven Filterdesign.

Sie sitzen zwischen kleineren Filterspulen und Kondensatoren (oberes Diagramm), während die hochfrequenten Komponenten der Spannungen von den zwei oder vier Wechselstromleitern summiert werden und dann ein gegenphasiger Wechselstrom, der von diesen Signalen abgeleitet wird, zurück in den Neutralleiter eingespeist wird.

Vergleichen Sie die aktive Schaltung mit dieser herkömmlichen passiven EMV-Filterschaltung

„Die effektive aktive Kapazität wird durch die Schaltungsverstärkung und die Injektionskapazität festgelegt“, so TI. „Die aktive EMV-Filtererfassung und Injektionsimpedanzen verwenden relativ niedrige Kapazitätswerte mit kleinen Komponenten
Fußspuren.“

[Scrollen Sie zum Ende dieses Artikels, um eine Diskussion darüber zu erhalten, wo genau Ströme in diesem Schema fließen]

Was auch immer der Mechanismus ist, das Ergebnis ist laut TI ein Pfad mit niedriger Impedanz für Gleichtaktrauschen, der „15 bis 25 dB CM-Rauschunterdrückung über beispielsweise 150 kHz bis 3 MHz ermöglicht und dazu beiträgt, die Größe von Gleichtaktdrosseln zu reduzieren“. . Es heißt auch: „bis zu 30 dB zwischen 100 kHz und 3 MHz“ und dass sie „dazu beitragen können, die EMI-Grenzwerte von CISPR 25 Klasse 5 für leitungsgebundene und abgestrahlte Emissionen zu erfüllen“.

Der Unterschied zwischen einphasigen und dreiphasigen Versionen besteht nur in der Anzahl der Eingänge zum Erfassen von Spannungen – zwei bzw. vier (Diagramm links, der Drei Phasen Version hat vier Eingangslastwiderstände). Alle diese Signale werden intern zu einem einzigen Wechselstromsignal summiert, das vor der Wiedereinspeisung entsprechend gefiltert wird.

Die Erfassungs- und Injektionskondensatoren (siehe Diagramme) müssen Y-bewertete Komponenten sein.

Die anderen passiven Komponenten am Ausgang dienen der Dämpfung – um die Resonanz zwischen der noch benötigten Gleichtaktdrosselinduktivität und der Injektionskapazität zu bewältigen – die in der aktiven Schleifenverstärkung als Paar komplexer Nullen erscheinen.

Es gibt vier Bausteine: TPSF12C1 und TPSF12C3 für ein- und dreiphasige kommerzielle Anwendungen, dann TPSF12C1-Q1 und TPSF12C3-Q1 für den Automobileinsatz. Die Volumenproduktion ist für das zweite Quartal 2023 geplant, weitere aktive EMI-Filter-ICs werden später in diesem Jahr erscheinen.

Der Betrieb ist über 8 bis 16 V (18 V standgehalten) und bis 105 °C Umgebungstemperatur (150 °C Sperrschicht).

Der Schutz umfasst unter-Spannung Sperrung und thermische Abschaltung, und es gibt ein Aktivierungspad.

Sie „erfüllen die Anforderungen von IEC 61000-4-5 an die Überspannungsfestigkeit und minimieren den Bedarf an externen Schutzkomponenten wie Überspannungsschutzdioden“, sagte TI.

Die Verpackung ist 4.2 x 3.3 mm 14-Pad SOT-23

Anwendungen sind in integrierten Ladegeräten, Servern und unterbrechungsfreien Stromversorgungen vorgesehen.

Dieser Anwendungshinweis enthält die klarsten Informationen zu diesen ICs und enthält ein Beispiel für Induktor Größenreduzierung

Electronics Weekly überlegt, wie dieses Schema funktioniert (Bitte lesen Sie die Antwort von TI unmittelbar darunter, in der Sie sagen, dass diese Überlegungen falsch sind, obwohl Sie nicht erklären, wo sich die eingespeisten Stromschleifen befinden. Nur für den Fall, dass es sich um ein Nomenklaturproblem handelt, wurden weitere Fragen zu Stromschleifen im Zusammenhang mit dem eingespeisten Strom gesendet.) .
EW überlegt:
In der Literatur von TI wird häufig das Einspeisen von Strom in die neutrale Leitung erwähnt, aber nicht, so scheint es Electronics Weekly, dass der Erdungsanschluss (und Vdd + Entkopplung) des IC is doing the bulk of the work. The IC’s ground is connected to EMC ground, and common-mode EMC energy is dumped through here, just as it would be with normal Y-capacitors – but the gain in the circuit decreases the necessary Kondensator Größe.
Die Y-Kondensatoren in passiver Ausführung werden durch die Verstärkung plus C ersetzt_NJI und ein Weg durch die vorhandenen X-Kondensatoren – tatsächlich haben der IC und seine Schaltung einen Teil des Gleichtaktrauschens in differentielles Rauschen umgewandelt, das von den X-Kondensatoren behandelt werden kann. In einem dreiphasigen System ohne Nullleiter ist C_NJI müsste durch einen Stern aus drei Kondensatoren ersetzt werden.

EW-Frage: Wird das Gleichtaktrauschen entfernt, indem Wechselstrom über den Erdungsanschlussstift des ICs in die Erde eingespeist wird?
TI-Antwort: Nein, ein Wechselstrom mit gleicher Amplitude, aber entgegengesetzter Phase wird in die Stromleitungen eingespeist, um das CM-Rauschen auszulöschen.

EW-Frage: Wenn ja, und wenn dieser Strom relativ zur neutralen Leitung ist: Wandelt diese Schaltung einen Teil des unterdrückten Gleichtaktrauschens in differentielles Rauschen um – das immer noch auf der nicht neutralen Stromleitung (oder dreiphasigen Leitungen) vorhanden ist )
Antwort von TI: Nein, das CM-Rauschen wird nicht in DM-Rauschen umgewandelt. DM-Rauschen kann immer noch in den Stromleitungen vorhanden sein, aber CM-Rauschen wird speziell durch die AEF reduziert. CM-Rauschen dominiert bei den niedrigeren Frequenzen durch den Beitrag der parasitären Kapazitäten des Systems und ist hauptsächlich für die große Filtergröße verantwortlich.