Berechnung des EMI-Filters in einem SMPS

Der Wert der Induktivität ist typisch für ein Netzfilter und nicht entscheidend.
Der Zweck des Filters besteht darin, SMPS-HF-Komponenten vom Netz zu trennen.
Die Induktoren bilden zwei spiegelbildlich gekoppelte Pi-Filter (zur Analyse entlang der mittleren horizontalen Achse geteilt).

Netzfilter können Gleichtaktfilter sein, die Rauschen auf der Leitung relativ zur Masse unterdrücken, als ob die Leitung ein einzelner Leiter wäre
, oder Differenzmodusfilter, die verhindern, dass Signale in das Netz eingespeist werden und sich dem Netzsignal hinzufügen, das selbst ein Differenzmodus ist.

Ein richtig implementierter Filter hat oft sowohl Differenzial- als auch Gleichtaktfilter.
Wie gezeigt, hat das aktuelle Design weder :-(.

Ich vermute stark, dass das Diagramm falsch erstellt wurde - es stimmt nicht mit dem Diagramm in der zweiten Version des Datenblatts überein, das ich der Frage hinzugefügt habe. Das 2. Datenblatt zeigt ein "Z" -Symbol auf der Filterinduktivität, was meiner Meinung nach bedeutet, dass sich die gepunkteten Enden an gegenüberliegenden Enden der Spule befinden. (Siehe Diagramm unten, um dies zu verstehen.) Das blaue "Z" war vorhanden, aber ich habe es blau gefärbt. Ich habe die rote Ellipse und die Punktierung hinzugefügt, von denen ich denke, dass sie impliziert sind.

In einem Gleichtaktfilter befindet sich die "Punktierung" jeder Wicklung auf derselben "Seite" des Filters - entweder beide auf der Leitungsseite oder beide auf der Geräteseite. Um richtig zu funktionieren, muss dem Filter ein massebezogener Kondensator folgen, sodass die Kappe in zwei Kappen mit einem geerdeten Mittelabgriff geteilt werden muss. Siehe linker Teil des Diagramms unten.

Ein Gegentaktfilter hat Punktierungen auf der gegenüberliegenden Seite des Filters, und der zugehörige Kondensator muss nicht mittig angezapft und geerdet sein. Siehe rechter Teil des Diagramms unten.

Das Filter, wie in der mitgelieferten Schaltung gezeigt, hat Gleichtakt-Punktierung, aber Gegentakt-Kondensatoranschlüsse - dh keine Mittelabgriffskappen.
Es wird weit weniger gut funktionieren, als wenn Cin1 zwei Kappen in Reihe mit geerdetem Mittelpunkt hätte ODER wenn zwei weitere Kappen in Reihe über Cin1 mit geerdetem Mittelpunkt hinzugefügt würden. Bild von hier .

Eine Internetsuche nach "Netzfilter" wird viele Beispiele aufdecken.

Zugehöriges Material - jedes mit einer Seite verlinkt.

FSGM Datenblatt als JPG !

Es kann sehr schwierig sein, EMI-Filterwerte zu berechnen, da EMI mehr vom physikalischen Layout der Schaltung als von der Topologie selbst abhängt. Die parasitären Elemente in Bezug auf Komponentenabstand, Abschirmung, Aufnahme, Kopplung usw. übersteigen die Anzahl der tatsächlichen Teile. Oft ist ein eher empirischer Ansatz erforderlich.

Auch die EMI-Lösung kann analytisch nicht als gut „bewiesen“ werden. Sie müssen Messungen mit einem geeigneten Spektrumanalysator und LISN (Line Impedance Stabilization Network) unter mehreren Bedingungen durchführen und empirisch nachweisen, dass das gesamte Produkt die Emissionsstandards erfüllt.

Ihr Konverter erzeugt EMI bei seiner Schaltfrequenz und bei harmonischen Vielfachen dieser Frequenz. Wenn Sie andere Schaltelemente in der Schaltung haben, sehen Sie möglicherweise auch Summen- und Differenzfrequenzen. Die ultraschnellen Gleichrichterdioden erzeugen aufgrund ihrer Geschwindigkeit hochfrequentes Rauschen (normalerweise bis in den Megahertzbereich).

Offensichtlich muss die EMI-Induktivität den Leitungsstrom führen. In der Gleichtaktkonfiguration hebt sich der Eingangsstrom auf, sodass Sie sich keine Gedanken über eine Sättigung machen müssen, aber der Draht sollte dick genug sein, um den Strom ohne ihn zu führen$I^2R$Verluste.

Wie Russell sagte, kombiniert ein richtiger Gleichtaktfilter einen Gleichtaktinduktor (Phasenpunkte an denselben Enden) mit einigen Y-Kondensatoren (eine Kappe von jeder Wicklung zur Schutzerde). Die für diese Funktion verwendeten Kondensatoren MÜSSEN für Y-Anwendungen sicherheitsgeprüft sein. Ihr Design sollte mindestens einen Satz Y-Kondensatoren enthalten.

Die beiden Querkondensatoren (Cin1 und Cin2) werden als X-Kondensatoren bezeichnet (da sie das Netz „kreuzen“). Diese wirken zusammen mit allen Gegentaktinduktivitäten stärker auf Gegentaktrauschen.

Als Ausgangspunkt sollten Sie sicherstellen, dass Ihr Filter bei der Hauptschaltfrequenz des Konverters viel Dämpfung hat, da dies oft die stärkste EMI-Quelle in der Stromversorgung ist.

Bei einer Gleichtaktinduktivität wird dies im Allgemeinen dadurch erreicht, dass die Induktivität so hoch wie möglich ist, um die höchste induktive Reaktanz bei der Schaltfrequenz sicherzustellen. Dies impliziert normalerweise Ferritmaterial mit hoher Permeabilität, um die Induktivität ohne viele Windungen zu erreichen. Ringkerne werden häufig verwendet, da sie es ermöglichen, dass die netzseitigen und neutralseitigen Wicklungen leicht symmetrisch auf den Kern passen, normalerweise mit einem isolierenden Abstandshalter zwischen den Wicklungen.

X- und Y-Kondensatoren sind etwas einfacher - ihre Datenblätter haben charakteristische Kurven, die ihre Dämpfung als Funktion der Frequenz zeigen.

Sobald Sie sich für Ihre Kondensatoren und Induktivitäten entschieden haben, ist es an der Zeit, mit dem Messen, Optimieren, Nachmessen, Nachjustieren zu beginnen ...