Design des EMI-Eingangsfilters

Ich habe das Material von TI zum Design von EMI-Eingangsfiltern gelesen und angesehen und habe einige Fragen.

Meine grundlegende Frage lautet: "Wie wählen Sie die Komponentenwerte für Ihren EMI-Eingangsfilter aus?" Die spezielle Anwendung, für die ich einen Filter entwerfe, ist ein Sperrwandler mit 24 V und 120 W auf dem Unterhaltungselektronikmarkt.

Als nächstes werde ich detailliert beschreiben, was ich gelernt habe.

Der Eingangs-EMI-Filter besteht aus 4 Hauptkomponenten: Gleichtaktdrossel, X-Kappe, Y-Kappe und Filterinduktivität.

Die CM-Drossel und die Y-Kappen sind für die Dämpfung des Gleichtaktrauschens zuständig, während die Y-Kappe und die Filterspule für die Dämpfung des Gegentaktrauschens zuständig sind.

Ich glaube, dass die Gleichtaktdrossel zuerst auf der Grundlage ihrer Dämpfungskurve und Ihrer Meinung nach die Störfrequenzen ausgewählt wird. Anschließend überprüfen Sie diese Auswahl experimentell.

Ich glaube, die X-Cap-Wahl basiert auf dem Stromverbrauch und dem Leistungsfaktor (gemäß dem unten verlinkten Beitrag)?

X-Kondensatorauswahl für SMPS-Stromversorgung

Ich gebe zu, dass ich mir nicht sicher bin, wie ich in diesem Zusammenhang die Leistungsaufnahme eines Kondensators berechnen soll.

Die Anwendungshinweise von TI zum Filterinduktor stellen ihn in den Kontext eines CLC-Filters, was verwirrend ist, weil ich dachte, wir hätten den Wert des Eingangs-/Glättungskondensators basierend auf der Eingangsleistung und nicht der erforderlichen Dämpfung gewählt.

Mein Design (und die von mir verwendeten Referenzdesigns) weisen keine Y-Kappen auf, da das Netzkabel keinen Erdungsanschlussstift hat.

Am besten,

Im Grunde brauche ich nur etwas Hilfe, um die Werte für diese Komponenten zunächst zu ermitteln.

Zuvor benötigen Sie die Stromsignatur Ihres unter Nennbedingungen betriebenen Umrichters. Diese Signatur kann dann verwendet werden, um die Menge der Harmonischen zu bestimmen und wie stark Sie sie dämpfen müssen, um den Standard mit Margen zu bestehen. Dies dient der geleiteten Gegentaktfilterung. Die Vorhersage und Kompensation auf einem Computer ist normalerweise machbar, vorausgesetzt, Sie haben Modelle, die Parasiten enthalten. Sie können sich eine alte App-Notiz ansehen, die ich geschrieben habe. Für den CM-Modus ist es fast unmöglich vorherzusagen, und Sie müssen den ersten Prototyp debuggen.
RGB Engineer, bist du mit dieser Frage jetzt fertig oder benötigst du noch Hilfe?
Hallo, ich formuliere noch meine nächste Frage.

Antworten (1)

Die spezielle Anwendung, für die ich einen Filter entwerfe, ist ein Sperrwandler mit 24 V und 120 W auf dem Unterhaltungselektronikmarkt.

Als allererstes würde ich die Schaltung simulieren, um den Stromverbrauch und die Oberschwingungen im Worst-Case-Lastszenario zu verstehen. Mit anderen Worten: -

Versuchen Sie nicht, EMV-Filterwerte zu entwerfen, bis Sie dies zugeknöpft haben.

Dann würde ich immer noch mit einem Simulator ein Zuleitungskabel der entsprechenden Länge nachahmen, das in einer LISN- Verbindung endet, damit ich tatsächlich zu den Rausch-/Störspannungen komme, die tatsächlich vom Umschalter erzeugt werden könnten. LISN-Beispiel: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bild von dieser Website . An dieser Stelle muss ich folgendes erwähnen: -

Das Obige ist ein Versuch, leitungsgebundene Emissionswerte festzulegen

Allerdings werden so ziemlich die meisten Strahlungsemissionen vom Zuleitungskabel emittiert, daher ist es nicht so schlimm, sich nur auf leitungsgebundene Emissionen zu konzentrieren.

In Bezug auf die LISN und das Zuleitungskabel müssen Sie entscheiden, wie die Einrichtung aussehen soll, und dies hängt weitgehend davon ab, welchen Standard für leitungsgebundene Emissionen Sie zu erfüllen versuchen. Ich kann dir nicht sagen, was das ist, also musst du deine Hausaufgaben machen.

Entscheiden Sie sich für den Standard und lesen Sie, welche LISN er verwendet

Sie müssen auch das Speisekabel bewerten und abschätzen, inwieweit es in Bezug auf die Erde möglicherweise nicht perfekt ausbalanciert ist. Sie müssen dies tun, um leitungsgebundene Emissionen zu erzeugen, denn wenn Sie dies in einem Simulator nicht tun würden, weil das Kabel "perfekt" zu sein scheint, gäbe es keine leitungsgebundenen Gleichtaktemissionen, und das wäre sinnlos zu verfolgen: -

Modellieren Sie also Ihr Stromzuführungskabel mit Liebe zum Detail

Möglicherweise müssen Sie tatsächlich einige physikalische Tests an einem Kabel durchführen, um festzustellen, wie unausgeglichen es relativ zur Erde sein könnte.

Der eigentlich einfache Teil (der bei richtiger Ausführung sehr wenig Zeit in Anspruch nimmt) besteht darin, alle Gleichtaktfilter und Drosseln hinzuzufügen, die erforderlich sind, um die Emissionen auf ein vernünftiges Niveau zu reduzieren.

Sparen Sie an dieser Stelle jedoch nicht bei der Modellierung der CM-Drosseln; Recherchieren Sie, welche Resonanzfrequenzen die CM-Drossel haben kann, und vergewissern Sie sich gründlich, dass Ihr Modell gut ist.

Mein Design (und die von mir verwendeten Referenzdesigns) weisen keine Y-Kappen auf, da das Netzkabel keinen Erdungsanschlussstift hat.

Nun, in diesem Fall haben Sie keinen idealen Ort, um die CM-Modus-Kondensatoren anzuschließen, und Sie werden immer nahe an einem Pass / Fail segeln, wenn Sie nicht sehr darauf achten, die Oberwellen des durch Live und Neutralleiter verbrauchten Stroms zu reduzieren. Noch mehr Grund zu simulieren.

So würde ich es machen

Aber es gibt keine Garantie dafür, dass Sie Ihren durchgeführten Emissionstest bestehen, denn die Realität ist niemals dasselbe wie eine Simulation. Heutzutage ist es jedoch nicht wirklich eine praktikable Option, nicht zu simulieren, da Sie auf diese Weise Ihre Chancen, einem Pass nahe zu kommen, definitiv erheblich verbessern, und zwar so ziemlich alles bequem von Ihrem Schreibtisch aus.

"Der eigentlich einfache Teil (der bei richtiger Ausführung sehr wenig Zeit in Anspruch nimmt) besteht darin, alle Gleichtaktfilter und Drosseln hinzuzufügen, die erforderlich sind, um die Emissionen auf ein vernünftiges Niveau zu reduzieren." Das ist der Teil, den ich nicht verstehe. Nehmen wir an, ich habe alle oben aufgeführten Dinge getan. Wie wähle ich die Komponentenwerte (Induktivität, Kapazität) für jede Filterkomponente aus?
Sie tun dies innerhalb des Simulators, um zu versuchen, das Spektrum des in das Kabel eingespeisten Stroms zu minimieren, sodass der LISN-Ausgang so etwas wie einen "Bestanden" anzeigt. Dann versuchen Sie, handelsübliche Teile auszuwählen, die zu diesen passen könnten, und ahmen diese im Simulator nach, wobei Sie berücksichtigen, was die Datenblätter über parasitäre Elemente @RGBEngineer sagen.
Gute Mühe Andy. Erfahrung mit einem Simulator, Network Analyzer-Testverfahren, Sig Gen und SA ist erforderlich, dann ein Verständnis der Sättigung im Ferrit und der thermischen Effekte. ist bedeutsam
Durch Reverse Engineering bestehender Lösungen für EMI- und PLT-Immunität mit einem Verständnis der kV-Impuls- und Emissionsanforderungen werden schneller Erfahrungen gesammelt.
Danke @TonyStewartSunnyskyguyEE75 - was für eine schöne Schachtel hast du gemacht!
@RGBEngineer Wenn Sie damit fertig sind, erwägen Sie bitte, es formell zu akzeptieren, oder geben Sie einen neuen Kommentar zur Klarstellung ab.