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En APEC en Florida, Texas Instruments presentó una familia de circuitos integrados diseñados para reducir el tamaño de los filtros de modo común antiemisiones EMC en convertidores de potencia para automóviles y redes monofásicas y trifásicas.

En principio, los circuitos integrados implementan un circuito multiplicador de capacitancia para emular los condensadores Y en un diseño de filtro pasivo convencional.

Lo hacen mientras están sentados entre inductores y condensadores de filtro más pequeños (diagrama superior) mientras se suman los componentes de alta frecuencia de los voltajes de los dos o cuatro conductores de alimentación de CA y luego se inyecta una corriente de CA antifase derivada de estas señales nuevamente en el neutro.

Compare el circuito activo con este circuito de filtro EMC pasivo convencional

"La capacitancia activa efectiva está determinada por la ganancia del circuito y la capacitancia de inyección", según TI. "Las impedancias de inyección y detección del filtro EMC activo utilizan valores de capacitancia relativamente bajos con huellas de componentes pequeñas".

Desplácese hasta el final de este artículo para ver una discusión sobre dónde fluyen exactamente las corrientes en este esquema.

Cualquiera que sea el mecanismo, el resultado, dijo TI, es una ruta de baja impedancia para el ruido de modo común que permite "de 15 a 25 dB de reducción de ruido CM en, por ejemplo, 150 kHz a 3 MHz, lo que ayuda a reducir el tamaño de los choques de modo común". . También decía: "hasta 30 dB entre 100 kHz y 3 MHz" y que son capaces de "ayudar a cumplir con los límites EMI CISPR 25 Clase 5 para emisiones conducidas y radiadas".

La diferencia entre las versiones monofásica y trifásica es solo la cantidad de entradas proporcionadas para detectar voltajes: dos o cuatro respectivamente (diagrama a la izquierda , la versión trifásica tiene cuatro resistencias de carga de entrada). Todas estas señales se suman internamente en una única señal de CA, que se filtra adecuadamente antes de volver a inyectarse.

Los condensadores de detección e inyección (ver diagramas) tienen que ser componentes con clasificación Y.

Los otros componentes pasivos en la salida son para amortiguación (para gestionar la resonancia entre la inductancia del estrangulador de modo común aún necesaria y la capacitancia de inyección) que aparecen en la ganancia del bucle activo como un par de ceros complejos.

Hay cuatro dispositivos previstos: TPSF12C1 y TPSF12C3 para aplicaciones comerciales monofásicas y trifásicas, luego TPSF12C1-Q1 y TPSF12C3-Q1 para uso automotriz. La producción en volumen está programada para el segundo trimestre de 2023, y a finales de este año aparecerán circuitos integrados de filtro EMI activos adicionales.

El funcionamiento es de más de 8 a 16 V en Vcc (18 V soportados) y hasta 105 °C de temperatura ambiente (unión de 150 °C).

Las protecciones incluyen bloqueo por bajo voltaje y apagado térmico, y hay una plataforma de habilitación.

"Cumplen con los requisitos de inmunidad contra sobretensiones IEC 61000-4-5, minimizando la necesidad de componentes de protección externos, como diodos de supresión de voltaje transitorio", dijo TI.

El embalaje es SOT-23 de 14 almohadillas de 4,2 x 3,3 mm.

Se prevén aplicaciones en cargadores de a bordo, servidores y sistemas de alimentación ininterrumpida.

Esta nota de aplicación tiene la información más clara sobre estos circuitos integrados e incluye un ejemplo de reducción del tamaño del inductor.

Actualizar:¿Cómo funciona esto?

Electronics Weekly habló con Pradeep Shenoy de TI para aclarar cómo funciona este esquema.

El bucle de corriente para la señal correctiva inyectada está, en una dirección, hacia la señal Neutral dentro del filtro y luego hacia Live a través del condensador X. Shenoy aclaró que el esquema también podría funcionar con un par de condensadores de inyección, uno en Neutral y el otro en Vivo.

Como se postuló en una versión anterior de este artículo, y lo confirmó Shenoy, el bucle de corriente en la otra dirección sale del terminal de tierra del IC y regresa a la fuente de alimentación a través del chasis/tierra (etiquetado como 'PE' en TI).diagrama, reproducido aquí).

El bucle se completa a través del estrangulador de modo común derecho, que definitivamente pasa suficiente señal para que esto funcione, dijo Shenoy. Agregó que, al analizar el circuito, se debe recordar que el IC no inyecta en frecuencias bajas como 50 o 60Hz.

Hay 13 componentes pasivos conectados al IC en el circuito sugerido, muchos de los cuales afectan la estabilidad de este circuito (lo que podría ser particularmente interesante ya que una de sus salidas está conectada directamente a una de sus entradas). ¿Por dónde debería empezar el usuario potencial?, preguntó Electronics Weekly.

Hay una herramienta de diseño asociada, respondió, que brindará a los usuarios de este CI un conjunto de valores pasivos para su aplicación a partir de los cuales se puede construir un circuito sólido y estable para su evaluación.