kaiyun官方注册
您所在的位置: 首页> 电源技术> 开云公司官方网站> 实现高密度电源设计,TI有源 EMI 滤波器 IC提供了一种新思路

实现高密度电源设计,TI有源 EMI 滤波器 IC提供了一种新思路

2023-04-07
作者:王洁
来源:电子技术应用

目前在汽车、企业级应用(包括服务器、通信电源等)、航空航天、工业以及 HVAC等应用中,电气系统变得愈发密集,对电源要求越来越高,电源功率也越来越大,使得这些应用中的EMI(电磁干扰)变得尤为重要,缓解EMI 成为工程师的一项关键系统设计考虑因素。

为应对电源管理的关键设计挑战,德州仪器(TI)多年来一直围绕低EMI、功率密度、低静态电流(IQ)、低噪声和高精度以及隔离五大技术方向努力。日前,TI推出业内先进的独立式有源电磁干扰 (EMI) 滤波器集成电路 (IC),能够帮助工程师实施更小、更轻量的 EMI 滤波器,从而以更低的系统成本增强系统功能,同时满足 EMI 监管标准。

有源EMI滤波器优化系统整体性能

高密度应用的共模 (CM) 滤波器通常会限制总 Y 电容大小,因此需要大尺寸共模扼流圈来实现目标转角频率或滤波器衰减特性。这导致了权衡后的无源滤波器设计采用笨重且昂贵的共模扼流圈,尺寸相当于整个滤波器大小。

有源 EMI 滤波器(AEF) 可以使得下一代电源转换实现更为紧凑的滤波器方案,帮助客户在前端的滤波器方案里进一步减少体积和尺寸。利用有源滤波器来进一步优化整个解决方案,同时也可以降低前端共模电感的损耗,并实现更好的热管理,简化整个系统的设计,从而降低系统成本。


1.jpg

AEF电路可缩小系统尺寸(图源:TI公司)

在使用了 AEF 之后,整个共模线圈的体积和尺寸明显减小。没有用 AEF 时,共模线圈的电感量在 4 mH,直径为 70 mm;在使用了 AEF 之后,共模线圈直径只有 50 mm,电感量到了 0.9 mH的级别。

德州仪器 (TI) 产品线经理 Roja de Cande 指出:“AEF 使工程师能够将共模扼流圈的电感值降低多达 80%。与纯无源滤波器解决方案相比,该功能使设计人员能够将扼流圈的尺寸减小 50%。而解决方案尺寸减小后,整体成本和重量也会减小。重量和成本的减小可以方便整个电源产品后端去做一些优化,使得整个系统的体积和构造能够更为灵活和紧凑。同时,等效电阻也变小了,发热量也会减少,有助于提高整个系统的可靠性。”


2.jpg

无源滤波器vs AEF的设计(图源:TI公司)

观察展示板,左图是原有的无源滤波器的设计,有两个 较大的12 mH 共模线圈;使用了 AEF 之后(右图),共模电感大大减小,从原来的两个 12 mH,缩减到了一个 1 mH,另一个靠近整个功率端是 4 mH的扼流线圈。无论从体积、占板面积、重量还是成本上考虑,AEF大大优化了整个系统的表现。

TI 的 AEF 产品包括针对单相和三相商业应用的 TPSF12C1 和 TPSF12C3,以及面向汽车应用的 TPSF12C1-Q1 和 TPSF12C3-Q1,均内置了补偿,对共模干扰有明显改善,可在单相和三相交流电源系统中检测和消除高达 30dB 的共模 EMI(频率范围为 100kHz ~ 3MHz)。

车载充电器应用

车载充电器 (OBC) 是目前的热门应用之一,通常有单相、单相/三相兼容和三相的 OBC 构造。TPSF12C1 可以用在单相滤波器设计上,TPSF12C3可以用于三相或者单相/三相兼容的 EMI 设计中,在 100kHz ~ 3MHz 频率范围内可以消除最高可达 30dB 的EMI。

通常在 OBC 设计中,EMI滤波器往往会使用两级的共模滤波,且共模感量较大,以有效抑制共模干扰。在使用了 TI 的 AEF 之后,在100kHz~3MHz的区间内等效放大了 Y 电容,通过这种技术上的提高进一步减小了共模电感的感量,同时实现更小的体积、更小的尺寸和更小的发热。


3.jpg

OBC应用有效消除共模EMI(图源:TI公司)

满足严格的 EMI 标准

国际无线电干扰特别委员会 (CISPR) 标准是限制电气和电子设备中 EMI 的全球基准。针对于 EMI 的相关规范有 CISPR 11、CISPR 32 和 CISPR 25 的 EMI 要求。TPSF12C1、TPSF12C3、TPSF12C1-Q1 和 TPSF12C3-Q1 有助于检测、处理和降低各种交流/直流电源、车载充电器、服务器、UPS 和其他以共模噪声为主的类似系统中的 EMI。

同时,TI 的 AEF 还满足 IEC 61000-4-5 浪涌抗扰度要求,从而大幅减少了对瞬态电压抑制 (TVS) 二极管等外部保护元件的需求。借助 PSpice® 仿真模型,工程设计人员可以轻松地为自己的系统选择合适的元件,从而进一步简化和提高系统设计。

据Roja de Cande介绍,车规级TPSF12C1-Q1 和 TPSF12C3-Q1 现已预量产,采用 4.2mm x 2mm SOT-23 14 引脚封装。此外,TI还提供两款EVM——TPSF12C1QEVM 和 TPSF12C3QEVM 评估模块,均可在 TI官网 上订购。2023 年 3 月底,商用级 TPSF12C1 和 TPSF12C3 的预量产产品也将开放购买。

Roja de Cande表示,应用 AEF 可以有效解决现有和未来的 DC/DC 对于共模、差模的噪声消除的要求。未来宽禁带开云棋牌官网在线客服碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN)使用越来越多,功率密度越来越大,前端的滤波器使用 AEF将进一步缩小体积和尺寸,同时达到同样的 EMI 效果。


此内容为AET网站原创,未经授权禁止转载。
Baidu
map