Cálculo del filtro EMI en un SMPS

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Estoy creando un SMPS con el interruptor de encendido fairchild Semi FSGM300N. hoja de datos del FSGM 300N

Usé las herramientas de diseño proporcionadas por Fairchild semi para obtener el siguiente diagrama . Pero todos los parámetros están dados, excepto el valor del filtro EMI Lin (círculo rojo en el diagrama). Necesitaré saber cómo calcular el valor de Lin. Mirando la hoja de datos, el diseño de referencia usa 30mH. No sé si eso es un valor fijo? Este es mi primer diseño SMPS.

¿Algún pensamiento por favor?

Gracias y'll.

    
pregunta Paul A.

2 respuestas

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El valor de la inductancia es típico de un filtro de línea y no es crucial.
 El propósito del filtro es aislar los componentes SMPS HF de la red eléctrica.
 Los inductores forman dos filtros Pi acoplados a imagen espejo (divididos a lo largo del eje horizontal medio para el análisis.

Los filtros de línea pueden ser de modo común, que rechazan el ruido en la línea con respecto a tierra como si la línea fuera un solo conductor
 o modo diferencial, que impide que las señales se inyecten en la red y se agreguen a la señal de red, que es en sí misma un modo diferencial.

Un filtro implementado correctamente a menudo tendrá filtros de modo común y diferencial.
Como se muestra, el diseño actual no tiene :-(.

Sospecho firmemente que el diagrama se ha producido erróneamente; no coincide con el diagrama en la segunda versión de la hoja de datos que agregué a la pregunta. La segunda hoja de datos muestra un símbolo "Z" en el inductor del filtro, lo que entiendo que significa que los extremos punteados están en los extremos opuestos de la bobina. (Vea el digram a continuación para entenderlo). La "Z" azul estaba presente, pero la he coloreado de azul. He añadido la elipse roja y los puntos que creo que están implícitos.

Enunfiltrodemodocomún,los"puntos" en cada devanado estarán en el mismo "lado" del filtro, ya sea en el lado de la línea o en el lado del equipo. Para funcionar correctamente, el filtro debe ir seguido de un condensador referenciado a tierra, por lo que la tapa debe dividirse en dos tapas con una toma central griunded. Vea la parte izquierda del diagrama a continuación.

Un filtro de modo diferencial tiene puntos en el lado opuesto del filtro y el condensador asociado no necesita estar centrado y conectado a tierra. Vea la parte derecha del diagrama a continuación.

El filtro, como se muestra en el circuito suministrado, tiene puntos de modo común pero conexiones de condensador de modo diferencial, es decir, sin casquillos centrales.  Funcionará mucho menos de lo que lo haría si Cin1 tuviera dos capuchones en serie con el centro conectado a tierra O si se agregaran dos tapones más en serie a través de Cin1 con su punto central conectado a tierra. Imagen desde aquí .

UnabúsquedaenInternetde"filtro de línea" mostrará muchos ejemplos.

Material relacionado , cada uno vinculado a una página.

¡Hoja de datos de FSGM como JPG!

    
respondido por el Russell McMahon
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Puede ser muy difícil calcular los valores del filtro EMI, ya que EMI depende más de la distribución física del circuito que de la topología en sí. Los elementos parásitos relacionados con la separación de componentes, el blindaje, la captación, el acoplamiento, etc. superarán en número a la cantidad de piezas reales. A menudo se necesita un enfoque más empírico.

La solución de EMI tampoco puede ser 'probada' analíticamente como buena. Debe realizar mediciones con un analizador de espectro adecuado y LISN (red de estabilización de impedancia de línea) en múltiples condiciones y demostrar empíricamente que el producto completo cumple con los estándares de emisión.

Su convertidor generará EMI a su frecuencia de conmutación y a los múltiplos armónicos de esa frecuencia. Si tiene otros elementos de conmutación en el circuito, también puede ver las frecuencias de suma y diferencia. Los diodos rectificadores ultrarrápidos generarán ruido de alta frecuencia (generalmente hasta los megahertz) debido a su velocidad.

Obviamente, el inductor de EMI tiene que llevar la línea actual. En la configuración de modo común, la corriente de entrada se cancelará para que no tenga que preocuparse por la saturación, pero el cable debe ser lo suficientemente grueso para llevar la corriente sin pérdidas de $ I ^ 2R \ $.

Como decía Russell, un filtro de modo común adecuado combinará un inductor de modo común (puntos de fase en los mismos extremos) con algunos condensadores Y (una tapa de cada devanado a tierra de protección). Los condensadores utilizados para esta función DEBEN tener la aprobación de seguridad para aplicaciones Y. Su diseño debe incluir al menos un conjunto de condensadores en Y.

Los dos condensadores transversales (Cin1 y Cin2) se denominan X-condensadores (ya que "cruzan" la red eléctrica). Estos actúan más sobre el ruido de modo diferencial, junto con cualquier inductor de modo diferencial.

Como punto de partida, debe asegurarse de que su filtro tenga mucha atenuación en la frecuencia de conmutación principal del convertidor, ya que esta es a menudo la fuente de EMI más fuerte en la fuente de alimentación.

Para un inductor de modo común, esto generalmente se logra al tener la inductancia lo más alta posible, para asegurar la reactancia inductiva más alta a la frecuencia de conmutación. Esto generalmente implica material de ferrita de alta permeabilidad, para lograr la inductancia sin necesidad de muchas vueltas. Los núcleos toroidales se utilizan a menudo, ya que permiten que los devanados del lado de la línea y del lado neutro encajen simétricamente en el núcleo, generalmente con un espaciador aislante entre los devanados.

Los condensadores X e Y son un poco más fáciles: sus hojas de datos tendrán curvas características que muestran su atenuación en función de la frecuencia.

Una vez que se instala en sus condensadores e inductores, es hora de comenzar a medir, ajustar, volver a medir, retumbar ...

    
respondido por el Adam Lawrence

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