Bijgewerkt: Y-capaciteitsvermenigvuldiger-IC verkleint EMC-inductoren

Update: 11 augustus 2023
Bijgewerkt: 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 beneden naar de onderkant van dit artikel voor een discussie over waar precies stromingen vloeien in dit schema

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 gepland: TPSF12C1 en TPSF12C3 voor enkel- en driefasige commerciële toepassingen, daarna 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 op Vcc (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 verkleinen.

update: Hoe werkt dit?

Electronics Weekly sprak met Pradeep Shenoy van TI om te verduidelijken hoe dit schema werkt.

De stroomlus voor het geïnjecteerde correctiesignaal loopt, in één richting, naar het neutrale signaal binnen het filter en vervolgens naar het live-signaal via de X-condensator. Shenoy verduidelijkte dat het schema net zo goed zou kunnen werken met een paar injectiecondensatoren, de ene voor Neutraal en de andere voor Live.

Zoals gepostuleerd in een eerdere versie van dit artikel, en bevestigd door Shenoy, komt de stroomlus in de andere richting uit de aardklem van de IC, en terug in de voeding via het chassis/aarde (aangeduid met 'PE' in TI's diagram, hier weergegeven).

De lus wordt voltooid via de rechter common-mode choke, die zeker genoeg signaal doorlaat om dit te laten werken, zei Shenoy. Hij voegde eraan toe dat er bij het analyseren van het circuit rekening mee moet worden gehouden dat het IC niet injecteert bij lage frequenties zoals 50 of 60 Hz.

Er zijn 13 passieve componenten aangesloten op het IC in het voorgestelde circuit, waarvan er vele de stabiliteit van dit circuit beïnvloeden (wat bijzonder opwindend kan zijn omdat een van de uitgangen rechtstreeks is aangesloten op een van de ingangen). Waar moet de potentiële gebruiker beginnen, vroeg Electronics Weekly?

Er is een bijbehorende ontwerptool, antwoordde hij, die gebruikers van dit IC een set passieve waarden voor hun toepassing zal geven van waaruit een solide stabiel circuit kan worden gebouwd voor evaluatie.

Bekijk meer : IGBT-modules | LCD-schermen | Elektronische Componenten