Las corrientes de modo diferencial y de modo común pueden hacer que su producto produzca emisiones radiadas y conducidas. Estas tres técnicas pueden ayudarte a medirlos.
Si ha lidiado con problemas de EMC durante algún tiempo, probablemente se haya topado con el término "corrientes de modo común", que a menudo conducen a emisiones radiadas. Las corrientes de modo común (CM) y modo diferencial (DM) de la entrada de energía de las fuentes de alimentación pueden causar emisiones conducidas desde los cables. Los límites mundiales sobre interferencia electromagnética conducida (EMI) pueden hacer que el producto no supere las pruebas de cumplimiento.
Varios mecanismos crean corrientes de modo común (ICM). Las corrientes de modo diferencial (IDM) resultan de los voltajes de entrada que impulsan los circuitos de conversión de energía de conmutación. Las corrientes CM generalmente resultan del ruido de conmutación del dispositivo de potencia que se acopla capacitivamente a los planos de referencia o a la estructura del chasis. La rectificación y la conmutación de potencia provocan altas corrientes de conmutación armónicas. Utilizamos filtrado de entrada para minimizar este ruido de conmutación (EMI) procedente del acoplamiento a la red eléctrica o al puerto de entrada de CC.
Figura 1 y XNUMX muestra cómo las diferentes secciones del filtro de línea afectan tanto a las corrientes DM como CM. Por ejemplo, la "X" condensador Además, la inductancia DM del estrangulador puede reducir la EMI de DM. De la misma manera, los condensadores “Y” más la inductancia CM del estrangulador pueden reducir la EMI de CM. La capacidad de medir por separado las contribuciones de EMI de DM y CM nos permite especificar los valores apropiados de los componentes del filtro para minimizar esta EMI acoplada.
El método habitual para evaluar las emisiones conducidas (CE) es a través de una red de estabilización de impedancia-impedancia de línea (LISN). Desafortunadamente, esto solo traza la combinación de DM y CM EMI en el lado Línea o Neutro de la entrada principal de CA. Para diseñar correctamente el filtro de entrada, realmente necesitamos medir la EMI de DM y CM por separado.
He utilizado tres métodos para ayudar a separar los componentes de ruido DM y CM: sondas de corriente de RF, un dispositivo de Tekbox llamado "LISN Mate" y un nuevo analizador de EMZER, llamado EMScope.
Método de sonda de corriente RF
Este es probablemente el método más sencillo. Las sondas de corriente de RF, cuando se conectan a un analizador de espectro, pueden medir las corrientes armónicas de RF muy pequeñas que producen EMI conducida. Al sujetar la sonda de corriente alrededor de los cables de línea y neutro, medimos la CM EMI total (Figura 2 y XNUMX).
Al invertir uno de estos cables (no importa cuál), medimos el doble de DM EMI, que es 6 dB más alto (Figura 3 y XNUMX).
Figura 4 y XNUMX muestra las gráficas combinadas de DM y CM EMI. Podemos ver que el voltaje DM es mayor que el CM en las frecuencias más bajas en el caso de esta fuente de alimentación de CA.
Método LISN Mate
La evaluación de fuentes de alimentación para emisiones conducidas requiere un LISN. Tekbox Digital Solutions lanzó un dispositivo llamado LISN Mate (Figura 5 y XNUMX). LISN Mate incluye circuitos que dividen las señales armónicas DM de CM, lo cual es valioso para evaluar circuitos de filtro. Tekbox lo especifica de 30 kHz a 110 MHz pero lo caracteriza hasta 150 MHz.
Para dividir DM y CM usando LISN Mate, se requieren dos LISN conectados como en Figura 6 y XNUMX.
Figura 7 y XNUMX muestra DM y CM EMI de una placa de demostración de convertidor CC-CC TI TPS54525. Se utilizaron dos LISN Tekbox TBOH01 DC separados. En este caso, el gráfico DM es más alto que el gráfico CM, por lo que comenzaría con el filtro DM, como un condensador “X” a través de la entrada de CC. Probablemente, también necesitaríamos un inductor CM o al menos un inductor en serie en la línea +DC.
Al poder ver la diferencia entre DM y CM EMI, podemos especificar los componentes de filtro correctos.
método EMSscope
El telescopio EMS (Figura 8 y XNUMX)es un instrumento todo en uno que contiene dos LISN de 50 µH y un analizador de espectro que cubre de 9 kHz a 30 MHz (una opción se extiende a 110 MHz) y puede mostrar emisiones conducidas (Línea-Gnd, Neutral-Gnd), DM o CM EMI, o una combinación de los cuatro en una sola pantalla. También tiene detectores de pico, cuasi pico y promedio y puede mostrar cualquier combinación o los tres juntos. Debido a que EMScope es un analizador basado en FFT en tiempo real, los barridos son rápidos, con actualizaciones para todos los rastros mostrados aproximadamente cada segundo.
Figura 9 y XNUMX muestra los gráficos DM y CM resultantes de una bombilla LED Utilitech de 60 W (equiv.) más antigua en comparación con el estándar CISPR 15 EMC para luminarias. Falla gravemente.
Disfruto de la facilidad y versatilidad del EMScope y del hecho de que puede usarse con cualquier navegador web.
Kit de filtro de línea eléctrica
Cerraré este artículo mencionando uno de mis kits favoritos de Würth Elektronik: el “Design Your Filter Kit”, número 744998 (Figura 10 y XNUMX). Este kit puede ayudarle a diseñar filtros EMI para aplicaciones de CC o CA. El manual de instrucciones incluido ayuda a seleccionar el componente correcto según los gráficos DM o CM medidos utilizando los tres métodos anteriores.
Resumen
Si bien las sondas de corriente de RF son algo caras, también son las más fáciles de usar para separar DM y CM EMI. El Tekbox LISN Mate sería útil si está configurando un banco de pruebas específicamente para medir las emisiones de la fuente de alimentación. Una vez configurado, las mediciones son relativamente rápidas.
Me gusta la versatilidad del EMScope y, por menos de 10 dólares, sería una valiosa incorporación a su banco de pruebas. No solo mostrará DM y CM EMI, sino también emisiones conducidas neutras y de línea convencional, con detección de pico, cuasi pico o promedio, todas mostradas a la vez o en combinaciones. Por lo tanto, funciona bien para pruebas de cumplimiento previo o incluso de cumplimiento. además de ayudar con el diseño de filtros.