Atualizado: IC multiplicador de capacitância Y encolhe indutores EMC

Atualização: 11 de agosto de 2023
Atualizado: 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 para baixo 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 planejados: 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 em Vcc (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.

Update: Como é que isso funciona?

A Electronics Weekly conversou com Pradeep Shenoy, da TI, para esclarecer como esse esquema funciona.

O loop de corrente para o sinal corretivo injetado é, em uma direção, para o sinal Neutro dentro do filtro e depois para o Vivo através do X-capacitor. Shenoy esclareceu que o esquema poderia muito bem funcionar com um par de capacitores de injeção, um para Neutro e outro para Vivo.

Conforme postulado em uma versão anterior deste artigo e confirmado por Shenoy, o loop de corrente na outra direção está fora do terminal de aterramento do IC, e de volta à fonte de alimentação através do chassi/terra (rotulado como 'PE' em TI's diagrama, reproduzido aqui).

O loop é concluído por meio do afogador de modo comum direito, que definitivamente passa sinal suficiente para que funcione, disse Shenoy. Ele acrescentou que, ao analisar o circuito, deve-se lembrar que o CI não injeta em baixas frequências como 50 ou 60Hz.

Existem 13 componentes passivos conectados ao IC no circuito sugerido, muitos dos quais afetam a estabilidade deste circuito (o que pode ser particularmente interessante, pois uma de suas saídas está conectada diretamente a uma de suas entradas). Por onde o usuário em potencial deve começar, perguntou a Electronics Weekly?

Há uma ferramenta de projeto associada, ele respondeu, que dará aos usuários deste CI um conjunto de valores passivos para sua aplicação, a partir dos quais um circuito sólido e estável pode ser construído para avaliação.

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