APEC: il circuito integrato moltiplicatore di capacità Y riduce gli induttori EMC

In linea di principio, i circuiti integrati implementano un moltiplicatore di capacità circuito emulare la Y-Condensatori in un design di filtro passivo convenzionale.

Lo fanno stando seduti tra induttori e condensatori di filtro più piccoli (diagramma in alto) sommando le componenti ad alta frequenza delle tensioni dai due o quattro conduttori di alimentazione CA, e quindi iniettando una corrente CA antifase derivata da questi segnali nel neutro.

Confronta il circuito attivo con questo circuito filtro EMC passivo convenzionale

"La capacità attiva effettiva è impostata dal guadagno del circuito e dalla capacità di iniezione", secondo TI. “Il rilevamento del filtro EMC attivo e le impedenze di iniezione utilizzano valori di capacità relativamente bassi con componenti piccoli
impronte”.

[Scorri fino alla fine di questo articolo per una discussione su dove scorrono esattamente le correnti in questo schema]

Qualunque sia il meccanismo, il risultato, ha affermato TI, è un percorso a bassa impedenza per il rumore di modo comune che consente "da 15 a 25 dB di riduzione del rumore CM su, ad esempio, da 150 kHz a 3 MHz, contribuendo a ridurre le dimensioni delle bobine di arresto di modo comune" . Ha anche affermato: "fino a 30 dB tra 100 kHz e 3 MHz" e che sono in grado di "aiutare a soddisfare i limiti CISPR 25 Classe 5 EMI per le emissioni condotte e irradiate".

La differenza tra le versioni monofase e trifase è solo il numero di ingressi forniti per rilevare le tensioni, rispettivamente due o quattro (diagramma a sinistra, le Trifase versione ha quattro resistenze di carico in ingresso). Tutti questi segnali vengono sommati internamente in un singolo segnale CA, che viene opportunamente filtrato prima di essere re-iniettato.

I condensatori di senso e iniezione (vedi diagrammi) devono essere componenti classificati Y.

Gli altri componenti passivi sull'uscita servono per lo smorzamento - per gestire la risonanza tra l'induttanza di choke di modo comune ancora necessaria e la capacità di iniezione - che appaiono nel guadagno del loop attivo come una coppia di zeri complessi.

Esistono quattro dispositivi: TPSF12C1 e TPSF12C3 per applicazioni commerciali monofase e trifase, quindi TPSF12C1-Q1 e TPSF12C3-Q1 per uso automobilistico. La produzione in volume è prevista per il secondo trimestre del 2023, con ulteriori circuiti integrati per filtri EMI attivi che appariranno entro la fine dell'anno.

Il funzionamento va da 8 a 16 V (18 V sopportati) e fino a 105 °C ambiente (giunzione 150 °C).

Le protezioni includono sotto-voltaggio blocco e spegnimento termico e c'è un pad di abilitazione.

"Soddisfano i requisiti di immunità ai picchi IEC 61000-4-5, riducendo al minimo la necessità di componenti di protezione esterni come i diodi di soppressione della tensione transitoria", ha affermato TI.

La confezione è 4.2 x 3.3 mm 14 pad SOT-23

Sono previste applicazioni in caricatori di bordo, server e gruppi di continuità.

Questa nota applicativa contiene le informazioni più chiare su questi circuiti integrati e include un esempio di Induttore riduzione delle dimensioni

Electronics Weekly riflette su come funziona questo schema (Si prega di leggere la risposta di TI immediatamente sotto, dicendo che questa riflessione è sbagliata, sebbene non spieghi dove si trovano i circuiti di corrente iniettati. Nel caso in cui si tratti di un problema di nomenclatura, sono state inviate ulteriori domande riguardanti i circuiti di corrente associati alla corrente iniettata) .
La riflessione di EW:
La letteratura di TI menziona molto l'iniezione di corrente nella linea neutra, ma non sembra, secondo Electronics Weekly, che il terminale di terra (e il disaccoppiamento Vdd+) del IC sta facendo il grosso del lavoro. La terra del circuito integrato è collegata alla terra EMC e l'energia EMC di modo comune viene scaricata qui, proprio come avverrebbe con i normali condensatori a Y, ma il guadagno nel circuito diminuisce la quantità necessaria condensatore dimensione.
I condensatori Y in un design passivo sono sostituiti dal guadagno più C_NJI e un percorso attraverso i condensatori X esistenti: in effetti, l'IC e il suo circuito hanno convertito parte del rumore di modo comune in rumore differenziale che può essere gestito dai condensatori X. In un sistema trifase senza neutro, C_NJI dovrebbe essere sostituito con una stella di tre condensatori.

Domanda EW: il rumore di modo comune viene rimosso iniettando corrente alternata a terra attraverso il pin di connessione a terra dell'IC?
Risposta TI: No, nelle linee elettriche viene iniettata una corrente alternata di uguale ampiezza ma di fase opposta per annullare il rumore CM.

Domanda EW: Se è così, e se questa corrente è relativa alla linea neutra: questo circuito sta trasformando parte del rumore di modo comune soppresso in rumore differenziale, che è ancora presente sulla linea di alimentazione non neutra (o sulle linee, in trifase )
Risposta TI: No, il rumore CM non viene convertito in rumore DM. Il rumore DM può ancora esistere nelle linee elettriche, ma il rumore CM è specificamente ridotto dall'AEF. Il rumore CM domina alle frequenze più basse attraverso il contributo delle capacità parassite del sistema ed è principalmente responsabile delle grandi dimensioni del filtro.