APEC: IC multiplicador de capacitância Y encolhe indutores EMC

Em princípio, os CIs implementam um multiplicador de capacitância o circuito para emular o Y-capacitores em um projeto de filtro passivo convencional.

Eles fazem enquanto estão sentados entre indutores e capacitores de filtro menores (diagrama de cima) enquanto soma os componentes de alta frequência das tensões dos dois ou quatro condutores de energia CA e, em seguida, injeta uma corrente CA antifase derivada desses sinais de volta ao neutro.

Compare o circuito ativo com este circuito de filtro EMC passivo convencional

“A capacitância ativa efetiva é definida pelo ganho do circuito e pela capacitância de injeção”, de acordo com TI. “As impedâncias de detecção e injeção do filtro EMC ativo usam valores de capacitância relativamente baixos com componentes pequenos
pegadas”.

[Role até o final deste artigo para uma discussão sobre onde exatamente as correntes fluem neste esquema]

Seja qual for o mecanismo, o resultado, disse TI, é um caminho de baixa impedância para o ruído de modo comum, permitindo “15 a 25dB de redução de ruído CM em, por exemplo, 150kHz a 3MHz, ajudando a reduzir o tamanho das bobinas de modo comum” . Ele também disse: “até 30dB entre 100kHz e 3MHz” e que eles são capazes de “ajudar a atender aos limites CISPR 25 Classe 5 EMI para emissões conduzidas e irradiadas”.

A diferença entre as versões monofásica e trifásica é apenas o número de entradas fornecidas para detectar tensões - duas ou quatro, respectivamente (diagrama à esquerda, Trifásico versão tem quatro resistores de carga de entrada). Todos esses sinais são somados internamente em um único sinal CA, que é filtrado apropriadamente antes de ser reinjetado.

Os capacitores de detecção e injeção (ver diagramas) devem ser componentes com classificação Y.

Os outros componentes passivos na saída são para amortecimento - para gerenciar a ressonância entre a indutância de modo comum ainda necessária e a capacitância de injeção - que aparecem no ganho do loop ativo como um par de zeros complexos.

Existem quatro dispositivos: TPSF12C1 e TPSF12C3 para aplicações comerciais monofásicas e trifásicas, depois TPSF12C1-Q1 e TPSF12C3-Q1 para uso automotivo. A produção em volume está programada para o segundo trimestre de 2023, com CIs de filtro EMI ativos adicionais aparecendo ainda este ano.

A operação é acima de 8 a 16 V (18 V resistido) e acima de 105°C ambiente (junção de 150°C).

As proteções incluem sub-Voltagem bloqueio e desligamento térmico, e há um botão de habilitação.

Eles “atendem aos requisitos de imunidade a surtos IEC 61000-4-5, minimizando a necessidade de componentes de proteção externa, como diodos de supressão de tensão transiente”, disse TI.

A embalagem é 4.2 x 3.3 mm 14pad SOT-23

Estão previstas aplicações em carregadores de bordo, servidores e fontes de alimentação ininterrupta.

Esta nota de aplicação contém as informações mais claras sobre esses CIs e inclui um exemplo de Indutor redução de tamanho

Electronics Weekly pondera como esse esquema funciona (Por favor, leia a resposta da TI imediatamente abaixo, dizendo que esta ponderação está errada, embora não explique onde estão os loops de corrente injetados. Caso seja um problema de nomenclatura, outras perguntas foram enviadas sobre os loops de corrente associados à corrente injetada) .
EW está ponderando:
A literatura da TI menciona bastante a injeção de corrente na linha neutra, mas não, ao que parece para a Electronics Weekly, que o terminal de aterramento (e Vdd+desacoplamento) do 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 capacitor tamanho.
Os capacitores Y em um design passivo são substituídos pelo ganho mais C_NJI e um caminho através dos capacitores X existentes - na verdade, o IC e seu circuito converteram parte do ruído de modo comum em ruído diferencial que pode ser tratado pelos capacitores X. Em um sistema trifásico sem neutro, C_NJI precisaria ser substituído por uma estrela de três capacitores.

Pergunta EW: O ruído de modo comum está sendo removido injetando corrente CA no solo através do pino de conexão de terra do IC?
Resposta TI: Não, uma corrente AC é injetada nas linhas de energia que é igual em amplitude, mas oposta em fase para cancelar o ruído CM.

Pergunta EW: Em caso afirmativo, e se esta corrente for relativa à linha neutra: Este circuito está transformando parte do ruído de modo comum suprimido em ruído diferencial - que ainda está presente na linha de energia não neutra (ou linhas, em trifásico )
Resposta TI: Não, o ruído CM não está sendo convertido em ruído DM. O ruído DM ainda pode existir nas linhas de energia, mas o ruído CM é especificamente reduzido pelo AEF. O ruído CM domina nas frequências mais baixas através da contribuição das capacitâncias parasitas do sistema e é o principal responsável pelo grande tamanho do filtro.