Расчет фильтра EMI в SMPS

8

Я строю SMPS с помощью переключателя питания Fairchild Semi FSGM300N. FSGM300N Datasheet
Если ссылка на этот лист данных является раненой, попробуйте FSGM 300N

Я использовал инструменты дизайна, предоставленные fairchild semi, чтобы получить следующую диаграмму Выдержка из дизайна. Но приведены все параметры, кроме значения фильтра EMI Лин (красный кружок на диаграмме). Мне нужно будет знать, как рассчитать значение Лин. Глядя на таблицу, эталонный дизайн использует 30 мГн. Я не знаю, является ли это фиксированным значением? Это мой первый дизайн SMPS.

Есть мысли, пожалуйста?

Спасибо.

Пол А.
источник

Ответы:

7

Значение индуктивности типично для линейного фильтра и не имеет решающего значения.
Назначение фильтра - изолировать высокочастотные компоненты SMPS от сети.
Индукторы образуют два Pi-фильтра с зеркальным отображением (разделенных вдоль средней горизонтальной оси для анализа.

Сетевые фильтры могут быть обычным режимом - они подавляют шум на линии относительно земли, как если бы линия была одиночным проводником
или дифференциальным режимом, который блокирует сигналы от подачи в сеть и добавления к сигналу сети, который сам является дифференциальным режимом.

Правильно реализованный фильтр часто имеет фильтры как дифференциального, так и синфазного режима.
Как показано, текущий дизайн не имеет ни :-(.

Я сильно подозреваю, что диаграмма была рассветной неправильно - она ​​не соответствует диаграмме во второй версии таблицы данных, которую я добавил в вопрос. 2-й лист данных показывает символ Z на индукторе фильтра, который, как я понимаю, означает, что пунктирные концы находятся на противоположных концах катушки. (См. Биграмму ниже, чтобы понять это.) Голубое «Z» присутствовало, но я покрасил его в синий. Я добавил красный эллипс и пунктир, который, я думаю, подразумевается.

введите описание изображения здесь

В синфазном фильтре «точка» на каждой обмотке будет на одной и той же «стороне» фильтра - либо на стороне линии, либо на стороне оборудования. Для правильной работы фильтра необходимо использовать заземленный конденсатор, поэтому колпачок должен быть разделен на две колпачки с центральным отводом с грифом. Смотрите левую часть диаграммы ниже.

Фильтр дифференциального режима имеет точки на противоположной стороне фильтра, и связанный с ним конденсатор не должен быть отцентрован и заземлен. Смотрите правую часть схемы ниже.

Фильтр, как показано в поставляемой схеме, имеет синфазный точечный режим, но конденсаторные соединения дифференциального режима - т.е. нет заглушек с центральным отводом.
Он будет работать гораздо хуже, чем если бы Cin1 был двумя последовательно соединенными колпачками с заземленным центром ИЛИ, если бы еще два колпачка были последовательно соединены через Cin1 с заземленной центральной точкой. Изображение отсюда .

введите описание изображения здесь

Поиски в Интернете по запросу «строковый фильтр» приведут множество примеров.

Связанный материал - каждый связан со страницей.

Лист данных FSGM в формате JPG!

Рассел МакМахон
источник
Спасибо за комментарий. Я посмотрел на некоторые другие примеры SMPS от Top Switch (TOP252-262), и он каким-то образом выглядел так же, только то, что второй конденсатор после индуктора не был включен. Но я очень обеспокоен тем, как рассчитать значение индуктора, будь то синфазный режим или дифференциальный режим. Спасибо.
Пол А.
@RussellMcMahon Не забывайте, что индуктивность рассеяния синфазного дросселя, намотанного на один сердечник (например, тороид), действует как элемент дифференциального режима.
Адам Лоуренс
@Madmanguruman - Я думаю, что диаграмма ошибочна и что предназначался дроссель дифференциального режима. Смотрите альтернативную версию таблицы данных выше и мой ответ расширения. | Использование индуктивности рассеяния в качестве средства заставить дроссель выполнять две роли одновременно выполнимо, но требует специального магического искусства, на которое даже не намекают на это косвенно в этой заметке по применению. Они дают очень базовые характеристики и предполагают, что вы не делаете ничего умного с этим дросселем.
Рассел МакМэхон
4

Может быть очень трудно рассчитать значения фильтра EMI, так как EMI больше зависит от физической схемы схемы, чем от самой топологии. Паразитные элементы, связанные с расстоянием между компонентами, экранированием, захватом, соединением и т. Д., Превысят количество фактических деталей. Часто необходим более эмпирический подход.

Решение для защиты от электромагнитных помех также не может быть аналитически «доказано» как хорошее. Вам необходимо провести измерения с помощью надлежащего анализатора спектра и LISN (сеть стабилизации полного сопротивления линии) в различных условиях и доказать эмпирически, что весь продукт соответствует стандартам выбросов.

Ваш преобразователь будет генерировать электромагнитные помехи на частоте переключения и на гармонических кратных этой частоте. Если у вас есть другие переключающие элементы в цепи, вы также можете увидеть суммы и разности частот. Сверхбыстрые выпрямительные диоды будут генерировать высокочастотный шум (обычно в мегагерцах) из-за их скорости.

Очевидно, что индуктор электромагнитных помех должен нести сетевой ток. В конфигурации с синфазным режимом входной ток будет нейтрализован, поэтому вам не придется беспокоиться о его насыщении, но провод должен быть достаточно толстым, чтобы провести ток безя2р потери.

Как говорил Рассел, надлежащий синфазный фильтр будет объединять синфазный индуктор (фазовые точки на тех же концах) с некоторыми Y-конденсаторами (колпачок от каждой обмотки до защитного заземления). Конденсаторы, используемые для этой функции, ДОЛЖНЫ быть одобрены для безопасности для применения Y. Ваш дизайн должен включать как минимум один комплект Y-конденсаторов.

Два межконтурных конденсатора (Cin1 и Cin2) называются X-конденсаторами (поскольку они «пересекают» сеть). Они воздействуют больше на шум дифференциального режима, наряду с любыми индукторами дифференциального режима.

В качестве отправной точки, вы должны убедиться, что ваш фильтр сильно затухает на основной частоте переключения преобразователя, поскольку это часто самый сильный источник электромагнитных помех в источнике питания.

Для синфазного индуктора это обычно достигается за счет максимально высокой индуктивности, чтобы обеспечить наибольшее индуктивное сопротивление на частоте переключения. Обычно это предполагает использование ферритового материала с высокой проницаемостью для достижения индуктивности без большого числа оборотов. Тороидальные сердечники часто используются, поскольку они легко позволяют обмоткам со стороны линии и нейтральной стороны симметрично прилегать к сердечнику, обычно с изолирующей прокладкой между обмотками.

X- и Y-конденсаторы немного проще - их таблицы данных будут иметь характерные кривые, которые показывают их затухание в зависимости от частоты.

Как только вы остановитесь на своих конденсаторах и катушках индуктивности, настало время начать измерения, настройку, повторную настройку, повторную настройку ...

Адам Лоуренс
источник
Можете ли вы объяснить больше на ваш последний абзац? Спасибо
Пол А.