APEC: Y-capaciteitsvermenigvuldiger-IC verkleint EMC-inductoren

In principe implementeren de IC's een capaciteitsvermenigvuldiger circuit om de Y- na te bootsenCondensatoren in een conventioneel passief filterontwerp.

Dat doen ze terwijl ze tussen kleinere filterinductoren en condensatoren zitten (bovenste diagram) terwijl de hoogfrequente componenten van de spanningen van de twee of vier wisselstroomgeleiders worden opgeteld en vervolgens een van deze signalen afgeleide tegenfase-wisselstroom terug in de nulleider wordt geïnjecteerd.

Vergelijk het actieve circuit met dit conventionele passieve EMC-filtercircuit

"De effectieve actieve capaciteit wordt bepaald door de circuitversterking en de injectiecapaciteit", aldus TI. “De detectie- en injectie-impedanties van het actieve EMC-filter gebruiken relatief lage capaciteitswaarden met kleine componenten
voetafdrukken.”

[Scroll naar de onderkant van dit artikel voor een discussie over waar precies stromingen in dit schema vloeien]

Wat het mechanisme ook is, het resultaat, zei TI, is een pad met lage impedantie voor common-mode ruis die "15 tot 25 dB CM-ruisonderdrukking mogelijk maakt over bijvoorbeeld 150 kHz tot 3 MHz, waardoor de grootte van common-mode smoorspoelen wordt verminderd" . Het zei ook: "tot 30 dB tussen 100 kHz en 3 MHz" en dat ze in staat zijn "om te helpen voldoen aan CISPR 25 Klasse 5 EMI-limieten voor geleide en uitgestraalde emissies".

Het verschil tussen enkelfasige en driefasige versies is alleen het aantal ingangen dat wordt geleverd om spanningen te detecteren - respectievelijk twee of vier (diagram links Drie fase versie heeft vier ingangsbelastingsweerstanden). Al deze signalen worden intern opgeteld tot een enkel ac-signaal, dat op de juiste manier wordt gefilterd voordat het opnieuw wordt geïnjecteerd.

De detectie- en injectiecondensatoren (zie diagrammen) moeten Y-geclassificeerde componenten zijn.

De andere passieve componenten op de uitgang zijn voor demping - om resonantie te beheersen tussen de nog steeds benodigde common-mode smoorspoelinductantie en de injectiecapaciteit - die in de actieve lusversterking verschijnen als een paar complexe nullen.

Er zijn vier apparaten: TPSF12C1 en TPSF12C3 voor een- en driefasige commerciële toepassingen, vervolgens TPSF12C1-Q1 en TPSF12C3-Q1 voor gebruik in de auto-industrie. De volumeproductie staat gepland voor het tweede kwartaal van 2023, en later dit jaar verschijnen er extra actieve EMI-filter-IC's.

De werking is meer dan 8 tot 16V (18V bestand tegen) en tot 105°C omgevingstemperatuur (150°C junction).

Beveiligingen omvatten onder-spanning lock-out en thermische uitschakeling, en er is een activeringspad.

Ze "voldoen aan de IEC 61000-4-5-vereisten voor overspanningsimmuniteit, waardoor de behoefte aan externe beschermingscomponenten, zoals diodes voor het onderdrukken van transiënte spanningen, wordt geminimaliseerd", aldus TI.

De verpakking is 4.2 x 3.3 mm 14pad SOT-23

Toepassingen zijn voorzien in ingebouwde laders, servers en ononderbroken voedingen.

Deze toepassingsnota bevat de duidelijkste informatie over deze IC's en bevat een voorbeeld van Inductor maat reductie

Electronics Weekly vraagt ​​zich af hoe dit schema werkt (Lees alstublieft het antwoord van TI direct hieronder, waarin staat dat dit nadenken verkeerd is, hoewel niet wordt uitgelegd waar de geïnjecteerde stroomlussen zijn. Voor het geval het een probleem is met de nomenclatuur, zijn er verdere vragen verzonden over stroomlussen die verband houden met de geïnjecteerde stroom) .
EW denkt na:
In de literatuur van TI wordt veel melding gemaakt van het injecteren van stroom in de neutrale lijn, maar niet, zo blijkt uit Electronics Weekly, dat de aardklem (en Vdd+ontkoppeling) van de IC doet het grootste deel van het werk. De aarde van het IC is verbonden met EMC-aarde, en common-mode EMC-energie wordt hier doorheen gedumpt, net zoals bij normale Y-condensatoren – maar de versterking in het circuit vermindert de noodzakelijke condensator grootte.
De Y-condensatoren in een passief ontwerp worden vervangen door de versterking plus C_NJI en een pad door de bestaande X-condensatoren - in feite hebben de IC en zijn circuit een deel van de common-mode ruis omgezet in differentiële ruis die kan worden verwerkt door de X-condensatoren. In een neutraalloos driefasensysteem, C_NJI zou moeten worden vervangen door een ster van drie condensatoren.

EW-vraag: wordt de common-mode-ruis verwijderd door wisselstroom in de grond te injecteren via de aardingspen van de IC?
Reactie TI: Nee, er wordt een wisselstroom in de stroomleidingen geïnjecteerd die gelijk is in amplitude maar tegengesteld in fase om de CM-ruis op te heffen.

EW-vraag: Zo ja, en als deze stroom relatief is ten opzichte van de neutrale lijn: zet dit circuit een deel van de onderdrukte common mode-ruis om in differentiële ruis - die nog steeds aanwezig is op de niet-neutrale stroomlijn (of lijnen, in driefasige )
Reactie TI: Nee, de CM-ruis wordt niet omgezet in DM-ruis. DM-ruis kan nog steeds aanwezig zijn in de stroomkabels, maar CM-ruis wordt specifiek verminderd door de AEF. CM-ruis domineert bij de lagere frequenties door de bijdrage van de parasitaire capaciteiten van het systeem en is voornamelijk verantwoordelijk voor grote filterafmetingen.