獨(dú)立式有源 EMI 濾波器 IC 如何縮小共模濾波器尺寸

功率密度是汽車車載充電器和服務(wù)器電源等高度受限系統(tǒng)環(huán)境中的主要指標(biāo)。務(wù)必要減小電磁干擾 (EMI) 濾波器元件的體積，從而確保解決方案能夠滿足嚴(yán)苛的外形尺寸要求。

鑒于接觸電流安全要求，用于上述和其他高密度應(yīng)用的共模 (CM) 濾波器通常會(huì)限制總 Y 電容大小，因此需要大尺寸共模扼流圈來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角頻率或?yàn)V波器衰減特性。這導(dǎo)致了權(quán)衡后的無(wú)源濾波器設(shè)計(jì)采用笨重且昂貴的共模扼流圈，尺寸相當(dāng)于整個(gè)濾波器大小。

隨著無(wú)源器件逐漸跟不上高速功率半導(dǎo)體器件以及電路拓?fù)涞陌l(fā)展，無(wú)源濾波器的體積是提高功率密度的限制因素之一。實(shí)際的濾波器實(shí)現(xiàn)會(huì)占用電源解決方案總體積的 30%.

有源 EMI 濾波器 (AEF) 電路可為新一代電源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更緊湊的濾波器解決方案?？臻g受限型應(yīng)用可使用有源電源濾波器集成電路 (IC)?減小磁性元件的尺寸和濾波器的總尺寸。AEF 的其他優(yōu)勢(shì)包括：通過降低元件功率損耗來(lái)改善熱管理并提高可靠性、減少受限空間內(nèi)元件之間的耦合、簡(jiǎn)化機(jī)械和封裝設(shè)計(jì)以及降低成本。

AEF

在交流線路中連接檢測(cè)和注入 Y 電容器后，該電路旨在減小濾波器的總體積，同時(shí)保持向機(jī)箱地導(dǎo)入低的工頻漏電流。這可以通過使用有源電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，有源電路可以調(diào)節(jié)注入電容器的頻率響應(yīng)，即通過實(shí)際增加容值來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻率。繼而，在目標(biāo)頻率范圍內(nèi)用于降低 EMI 而增加的注入電容會(huì)降低共模扼流圈電感，使其低于具有類似衰減作用的無(wú)源濾波器的電感值。

使用 AEF 的電路優(yōu)勢(shì)如下：

· 具有簡(jiǎn)化的濾波器結(jié)構(gòu)、寬工作頻率范圍以及高穩(wěn)定性裕度(使用共模 AEF 快速入門計(jì)算器工具進(jìn)行計(jì)算)。

· 具有更小的共模扼流圈尺寸，體積更小、重量更輕、成本更低。此外，還能減少扼流圈自寄生效應(yīng)，從而更大程度降低銅損并實(shí)現(xiàn)更出色的高頻衰減性能。

· 無(wú)需額外的磁性元件。AEF 電路僅使用檢測(cè)和注入 Y 電容器，在故障狀況期間對(duì)峰值接觸電流沒有影響。

· 使用以機(jī)箱地為基準(zhǔn)的低壓 AEF IC 可增強(qiáng)安全性。

· 獨(dú)立式 IC 實(shí)現(xiàn)可靠近濾波器元件靈活放置。

· 線電壓浪涌抗擾度有助于滿足國(guó)際電工委員會(huì) 61000-4-5 標(biāo)準(zhǔn)。

本例中的 AEF 在 10A 電流下可減少 60% 的總銅損(忽略繞組電阻隨溫度升高而增加)，這可以降低元件工作溫度并提高可靠性。

結(jié)語(yǔ)

要為高密度開關(guān)穩(wěn)壓器中的 EMI 濾波器級(jí)實(shí)現(xiàn)高效緊湊的設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性，對(duì)于優(yōu)先考慮解決方案尺寸和成本的汽車和工業(yè)應(yīng)用來(lái)說，尤其如此。有源濾波器解決方案可以抑制測(cè)得的共模噪聲，其實(shí)際效果表明，與同等的純無(wú)源濾波器設(shè)計(jì)相比，有源濾波器解決方案可以顯著減小共模扼流圈元件的體積。