Verständnis der Topologie für die EMI-Unterdrückung in einem Netzteil

Ich verwende einen isolierten DC / DC-Wandler, um den Gate-Treiber eines MOSFET in einer Hochfrequenz- und Hochspannungsanwendung zu versorgen, daher mache ich mir Sorgen um die EMI in meinem Design.

Auf der Website des Herstellers konnte ich dieses Dokument finden, das einen Vorschlag für einen externen EMI-Filter enthält (Seite 3 und unten gezeigt), aber ich habe einige Schwierigkeiten, die vorgeschlagene Topologie zu verstehen:

Vom Hersteller vorgeschlagene Topologie für die EMI-Filterung

Meine Analyse

Normalerweise ist eine niedrige Kapazität zwischen Primär- und Sekundärseite einer isolierten Stromversorgung erwünscht. Daher klingt die Verwendung von C2 für mich beim ersten Mal etwas seltsam, aber ich vermute, dass es wie ein Shunt für die EMI funktioniert und verhindert, dass es durch die Stromversorgung geht. Die Verwendung des Induktors L1 in Reihe mit C2 erzeugt eine hohe Impedanz für das leitungsgebundene Rauschen, wodurch der Rauschstromfluss sehr schwach wird.

Meine Zweifel

Auch wenn meine Analyse sinnvoll ist, scheint sie für die EMI-Unterdrückung nicht ausreichend zu sein. Normalerweise sehe ich eine Art dissipatives Element, um die EMI-Energie zu „verbrennen“, wie einen Widerstand oder eine Ferritperle. In dieser Schaltung wird die EMI also nur auf die Eingangsseite umgeleitet, nicht abgeführt. Selbst wenn der EMI-Strom eine geringe Amplitude hat (aufgrund der Filterdämpfung), weist die nicht isolierte Seite außerdem normalerweise empfindliche Geräte auf, sodass es nicht gut klingt, das hochfrequente Rauschen auf diese Seite umzuleiten. Wäre es nicht besser, wenn es zu einem anderen Teil des Stromkreises umgeleitet und eine Perle verwendet würde, um seine Energie abzuleiten?

Kann jemand klären, was mir in der Analyse der Schaltung fehlt?

Antworten (2)

Die Kappe stellt einen Rückstrompfad für die Leckkapazität von der Primär- zur Sekundärseite bereit. L1 ist daran nicht beteiligt. Dieser Strom fließt auf die eine oder andere Weise, unabhängig davon, ob die Kappe installiert ist oder nicht. Durch die Installation der Kappe können Sie den Schleifenbereich drastisch reduzieren gegenüber dem, was er möglicherweise ohne installierte Kappe sein könnte.

Anand Reghunathan Koteshwar Rao, Anant Kamath, EDN-Artikel

Um Röhm halb zu zitieren

"Y-Kondensator zwischen Primär- und Sekundärseite hinzugefügt; Ein als Y-Kondensator bezeichneter Kondensator wird zwischen Masse auf der Primärseite und der Sekundärseite hinzugefügt. Dies ist eine typische Methode zum Reduzieren des Gleichtaktrauschens, das auf der Sekundärseite durch primärseitiges Schalten verursacht wird Rauschen über die Kapazität über den Wicklungen eines Trenntransformators. Die Nennspannung des Y-Kondensators muss gleich der Isolationsspannung des Transformators sein.“

Wenn Sie zusätzliche EMI-Minderung wünschen, können Sie Gleichtaktdrosseln an den Eingangs- und Ausgangskabeln installieren. Hier finden Sie weitere Informationen im EDN-Artikel, aus dem das Bild stammt.

So erreichen Sie niedrige Strahlungsemissionen mit vollständig integrierter Daten- und Leistungsisolierung

Danke für deine Antwort und das gute Nachschlagewerk. Soweit ich verstanden habe, dient der Kondensator C2 nur dazu, das von der richtigen Stromversorgung erzeugte abgestrahlte Rauschen zu reduzieren. Es ist also nicht dazu da, es vor dem Rauschen zu schützen, das im Rest der Schaltung entsteht, wie im schnellen Schalter meiner Hochspannungs-MOSFETs, oder? Meine ursprüngliche Idee für den Filter war, alle CMM-Ströme zu blockieren, die von der Sekundärseite kommen, um zu vermeiden, dass es zu Störungen in der Stromversorgung und den Schaltkreisen auf der Primärseite kommt ...
Normalerweise wird eine Art Dämpfungs-/Klemmnetzwerk direkt am Schalter/MOSFET unter Verwendung verschiedener Kombinationen von Widerständen, Kondensatoren und/oder Dioden angewendet. Ein Blick auf PoE-Referenzdesigns, die von Herstellern von PoE-ICs bereitgestellt werden, ist ein guter Ort, um EMI-Ideen aufzugreifen. Ich weiß, dass Texas Instruments ein paar App Notes im Umlauf hat.

Große Frage beginnt zuerst mit wenig Theorie

Theorie zuerst

EMI hat zwei Formen: geleitet und abgestrahlt

Die leitungsgebundenen Interferenzen werden weiter in Gleichtakt-(CM)- und Gegentakt-(DM)-Rauschen eingeteilt.

Abgestrahltes Rauschen tritt normalerweise in Telekommunikationsfrequenzen auf, die durch eine EMI-Abschirmung, z. B. eine Leiterplatte von Mobiltelefonen, unterdrückt werden können

EMI-Abschirmung für abgestrahltes Rauschen

Wird sich auf CM & DM konzentrieren

Gleichtakt-EMI-Filter

Gleichtaktrauschen fließt in die gleiche Richtung auf beiden Stromleitern (über Positiv und Negativ) und kehrt über Erde (physikalische Erde) zurück.

Dieses CM-Rauschen kann unterdrückt werden, indem eine Induktivität in Reihe mit der Leitung hinzugefügt wird (in unserem Fall ist es das gleiche CM-Rauschen.

Darüber hinaus kann es durch Hinzufügen eines Y-Kondensators reduziert werden, der zwischen Plus an physischer Erde und Minus an physischer Erde (PE) angeschlossen ist.

Beispieltopologie des CM-Rauschfilters. Hinweis: Es sind verschiedene Topologien verfügbar

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Differentialmodus-EMI-Filter

Gegentaktrauschen ist eines, das durch eine Leitung fließt und über eine andere Leitung zurückfließt (durch positiv fließt und über negativ zurückfließt).

Dies kann durch Hinzufügen einer DM-Drossel und einer X-Kappe beseitigt werden. X-Cap verbindet zwei Linien.

Beispiel eines Differentialmodusfilters

Differentialmodus-Rauschfilter

Normalerweise bietet ein DM-Rauschfilter aufgrund der Streuinduktivität der Gleichtaktdrossel (CMC) einen gewissen Schutz gegen CM-Rauschen.

Der hier gezeigte ist ein CM-Rauschfilter, der vom Hersteller vorgeschlagen wird, und normalerweise schlägt der Hersteller die Werte für Filterkomponenten vor. Wenn nicht, ist es etwas schwierig, diese Werte von Induktor, CMC, X, Y-Kappe zu berechnen.

Darüber hinaus verwenden Menschen im Allgemeinen verschiedene Filterstufen. Einer der oben gezeigten ist ein einstufiger Filter, es kann ein zweistufiger Filter, ein dreistufiger Filter kaskadiert werden. Einstufige Filter werden normalerweise häufig gesehen.

Das Konzept hinter mehrstufigen Filtern besteht darin, eine höhere Störfestigkeit zu erreichen. Jede Stufe wird abgestimmt, um ein bestimmtes Rauschband zu unterdrücken.

Wichtig: Bitte stellen Sie sicher, dass Sie die richtige Nennspannung und den richtigen Kondensatortyp wählen.

Die oben gezeigten Kondensatoren sind Folienkondensatoren (normalerweise als Box Cap bezeichnet), die für höhere Spannungen im Bereich von Kilovolt ausgelegt sind, und es ist auch riskant, diese zu verwenden, wenn ein Fehler vorliegt, der direkt zum physischen Gehäuse (PE) führt )

Verständnis der Topologie für die EMI-Unterdrückung in einem Netzteil
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