Filtre EMI de l'alimentation de commutation: rôle de rôle, de type et de sélection

Commutateur d'alimentationsont largement utilisés dans l'industrie, la communication, l'électronique médicale et grand public en raison de leur grande efficacité, de leur miniaturisation et de leur densité de puissance élevée. Cependant, l'action de commutation à haute fréquence, les paramètres parasites et le rayonnement électromagnétique des alimentations de commutation provoqueront une interférence électromagnétique grave (EMI), affectant la qualité de la puissance d'entrée, interférant avec l'équipement périphérique, et même provoquant des problèmes de compatibilité avec le réseau électrique et les systèmes environnants.

En tant que composant clé pour supprimer les interférences conduites et rayonnées, la sélection correcte et la disposition raisonnable deAlimentation EMILe filtre peut réduire efficacement le niveau de bruit d'alimentation de commutation et s'assurer que l'équipement est conforme aux normes internationales de CEM (telles queCISPR, FCC, EN 55032, etc.). L'atténuation de l'EMI est un aspect essentiel de la conception du système électronique, nécessitant une conception filtrante et une sélection de composants filtrants de haute qualité.
Cet article présentera le rôle, le type et la méthode de sélection deFiltre EMI d'alimentation de commutationEn détail pour aider les ingénieurs à optimiser la conception de l'alimentation électrique. Comprendre les principes de conception du filtre et la sélection de composants de filtre appropriés sont essentiels pour l'atténuation efficace de l'EMI dans les applications d'alimentation de commutation.

En savoir plus sur la sélection du bon filtre d'alimentation EMI ...

Problèmes EMI dans la commutation d'alimentation

Sources d'EMI dans les alimentations de commutation

Impact de l'EMI

Normes et réglementations EMI

1. CISPR 32 (Norme de rayonnement pour l'équipement des technologies de l'information)
2. FCC PARTIE 15 (US Electromagnétic Compatibilité Conditions de compatibilité)
3. EN 55032/55035 (norme EU EMC)
4. GB / T 9254 (norme nationale chinoise)

Principes de base des filtres à ligne électrique EMI

 

Classification des filtres EMI pour les alimentations DC et AC de commutation AC

Filtre DC EMI

Scénarios applicables: principalement utilisés dansConvertisseurs DC-DC, onduleurs photovoltaïques, systèmes de stockage d'énergie et autres occasions d'alimentation CC, qui comportent généralement une entrée CC.
Le diagramme schématique ci-dessous illustre la structure typique d'un filtre EMI DC.

 

Caractéristiques:

• Supprimer principalement le bruit de commutation à haute fréquence (comme le circuit Buck / Boost).
• Structure typique: filtre LC, filtre π.
• L'influence du biais DC sur l'inductance doit être prise en compte.
• Les charges inductives, telles que les moteurs et les relais, sont des facteurs clés qui doivent être pris en compte lors de la conception des filtres DC EMI, car leur présence affecte la forme d'onde actuelle et l'EMI.

Exemple de circuit:

 

Filtre AC EMI

Scénarios applicables: principalement utilisés dans les alimentations de conversion AC-DC, les UPS, les appareils électroménagers et les équipements industriels, etc., où les interférences à haute fréquence doivent être supprimées à l'extrémité d'entrée du réseau électrique.

Caractéristiques:

• Supprime le réseau électrique conduit à des interférences (150 kHz ~ 30 MHz).
• Doit respecter les réglementations de sécurité (telles que la tension du condensateur Y, le courant de fuite <0,25 mA) et assurer une connexion appropriée à la terre pour la suppression efficace du bruit en mode commun et la conformité de la sécurité.< 0.25mA), and ensure proper connection to earth ground for effective common mode noise suppression and safety compliance.
• Le système triphasé nécessite un filtre EMI triphasé.

Exemple de circuit:

Types d'alimentation de commutation Filtres EMI

En plus de la classification DC et AC, du point de vue de la mise en œuvre du système, les filtres peuvent également être divisés en types suivants en fonction de leur structure et de leur méthode d'installation.

Taper	Caractéristiques	Scénarios applicables
Filtre à un étage	Structure simple, faible coût	Faible alimentation (<100W)<100W)
Filtre à deux étapes	Performance d'atténuation élevée, adaptée aux environnements difficiles	Alimentation industrielle, équipement médical
Type d'installation de PCB	Économie d'espace, grande intégration	Module compact DC-DC
Type de prise IEC	Branche et jeu, en ligne avec l'interface d'alimentation standard	Appareils ménagers, équipement informatique

Comment choisir un filtre EMI à alimentation de commutation appropriée

Dans des applications pratiques,Choisir un filtre d'alimentation EMI appropriéest la clé pour assurer le fonctionnement normal du système et la conformité aux normes EMC. Voici les principaux facteurs à considérer pendant le processus de sélection:

(1) Sélectionnez en fonction de la fréquence de fonctionnement

Fréquence de commutation <100 kHz< 100kHz: concentrez-vous sur le filtrage du mode différentiel (condensateur x + inducteur de mode différentiel). La fréquence fondamentale ou la fréquence de commutation fondamentale de l'alimentation détermine la bande de fréquence que le filtre EMI doit atténuer efficacement.
Fréquence de commutation> 100 kHz:Besoin de renforcer la suppression du mode commun (inducteur de mode commun + condensateur Y). La fréquence fondamentale ou la fréquence de commutation fondamentale dans ce cas définit également la bande de fréquences où les émissions EMI sont les plus importantes, guidant la conception du filtre pour une atténuation optimale.

(2) Sélectionnez en fonction du niveau de puissance

Faible puissance (<100W): filtre à un étage (comme LC de type π).<100W): single-stage filter (such as π-type LC).

Moyenne et haute puissance (> 100W): filtre à plusieurs étapes (comme la structure LCL).

(3) respecter les normes EMC

Le test a effectué des interférences (150 kHz ~ 30 MHz) et des interférences rayonnées (30 MHz ~ 1 GHz), garantissant que les émissions rayonnées et l'EMI rayonnés sont mesurés et contrôlés pour atteindre des performances EMI optimales.
Ajustez les paramètres du filtre en fonction des résultats du test (tels que l'augmentation de l'inductance ou de la valeur de capacité).

(4) Autres considérations

• Courant de fuite: La capacité totale des condensateurs Y doit être limitée (généralement <4700pf).< 4700pF).
• Niveau de tension: X condensateurs (≥275vac), condensateurs Y (≥1500vdc). La sélection appropriée des condensateurs aide à prévenir les défaillances de court-circuit dans les applications critiques de sécurité.
• Caractéristiques de la température: Les condensateurs en céramique ou condensateurs de film sont utilisés dans des environnements à haute température. Le choix du matériau diélectrique chez les condensateurs affecte leur fiabilité et leurs performances.

Installation et optimisation des filtres d'alimentation EMI

Même si la sélection est appropriée, l'installation et la disposition du filtre affecteront considérablement ses performances réelles. Voici les points clés auxquels faire attention lors de l'installation et de l'optimisation:
Lorsque vous envisagez une disposition correcte, il est crucial de se concentrer sur la disposition des PCB et la conception de la carte de circuit imprimé. L'utilisation d'un plan de sol sous les composants de commutation aide à minimiser l'EMI en fournissant un chemin de retour à faible impédance. Un routage minutieux des lignes électriques et le contrôle du chemin de courant EMI sont essentiels pour réduire le bruit rayonné et l'EMI rayonné.
Pour l'optimisation, la réduction du bruit EMI et rayonnée peut être obtenue grâce à des techniques de disposition et de blindage des PCB appropriées.

(1) Disposition correcte

Le filtre doit être aussi proche que possible de l'entrée d'alimentation.

Raccourcir le chemin du bruit à haute fréquence pour éviter le couplage aux circuits sensibles.

(2) Traitement de mise à la terre

L'inductance en mode commun doit être ancrée à faible impédance.

Évitez les boucles de sol et utilisez la mise à la terre en un seul point.

(3) Conseils d'optimisation

Si l'effet de filtrage est insuffisant, ajoutez un inducteur en mode commun.
Utilisez des anneaux magnétiques pour supprimer le bruit de rayonnement à haute fréquence.

Les filtres EMI sont un élément clé de la conception de l'alimentation de commutation et affectent directement les performances et la fiabilité des EMC du produit. Les ingénieurs doivent sélectionner les filtres appropriés en fonction du type d'alimentation (AC / DC), du niveau de puissance et de la norme EMC, et assurer le meilleur effet de filtrage grâce à une disposition et à une optimisation raisonnables. À l'avenir, à mesure que la fréquence de commutation augmente, les filtres EMI se développeront vers des bandes de fréquences plus élevées et des volumes plus petits, tels que les ICS de filtre EMI intégrés et l'optimisation du matériau magnétique.
Suggestions d'action:

• Réserve EMI Filtre Space au début de la conception de l'alimentation électrique.
• Vérifiez les performances du filtre par simulation et tests.
• Sélectionnez des filtres qui respectent les certifications de sécurité (commeUL, CE).

Avec les conseils de cet article, les ingénieurs peuvent résoudre efficacement le problème EMI de la commutation d'alimentation et s'assurer que le produit transmet la certification EMC et fonctionne de manière stable.

En tant que fabricant leader de solutions de filtrage EMI,Dorexpossède une vaste expérience de R&D et des équipements de production avancés. Nous nous engageons à fournir aux clients des produits et services de filtrage EMI de haute qualité pour répondre aux besoins de plusieurs domaines de l'électronique industrielle à l'électronique grand public.

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