Переключение источника питания EMI Фильтр: Роль, Тип и Руководство по выбору

Переключение источников питанияшироко используются в промышленности, коммуникации, медицинской и потребительской электронике из -за их высокой эффективности, миниатюризации и высокой плотности мощности. Тем не менее, высокочастотное действие переключения, паразитные параметры и электромагнитное излучение расходных источников мощности вызовут серьезные электромагнитные помехи (EMI), влияя на качество входной мощности, вмешиваясь в периферическое оборудование и даже вызывая проблемы совместимости с энергосистемой и окружающими системами.

В качестве ключевого компонента для подавления проведенных и излученных помех, правильный выбор и разумный макетEMI питанияФильтр может эффективно снизить уровень шума переключения питания и обеспечить, чтобы оборудование соответствовало международным стандартам EMC (например, какCISPR, FCC, EN 55032, и т. д.). Смягчение EMI ​​является критическим аспектом проектирования электронных систем, требующих тщательного проектирования фильтра и выбора высококачественных компонентов фильтра.
Эта статья представит метод роли, типа и выбораПереключение источника питания EMI ФильтрПодробно, чтобы помочь инженерам оптимизировать дизайн источника питания. Понимание принципов проектирования фильтра и выбор соответствующих компонентов фильтра имеет важное значение для эффективного смягчения EMI при переключении питания.

Узнайте больше о выборе правильного фильтра питания EMI ...

Проблемы EMI при переключении источника питания

Источники EMI при переключении источников питания

Влияние EMI

Стандарты и правила EMI

1. CISPR 32 (стандарт радиации для оборудования информационных технологий)
2. FCC Часть 15 (требования к электромагнитной совместимости США)
3. EN 55032/55035 (стандарт EMC EMC)
4. GB/T 9254 (национальный стандарт Китая)

Основные принципы фильтров линии электроэнергии EMI

 

Классификация фильтров EMI для расходных материалов переключения постоянного тока и переменного тока и переменного тока

DC EMI Filter

Применимые сценарии: в основном используются вDC-DC преобразователи, фотоэлектрические инверторы, системы хранения энергии и другие случаи питания постоянного тока, которые обычно имеют вход DC.
Схематическая диаграмма ниже иллюстрирует типичную структуру фильтра DC EMI.

 

Функции:

• В основном подавляют высокочастотный переключение шума (например, схема Buck/Boost).
• Типичная структура: фильтр LC, π -фильтр.
• Необходимо учитывать влияние смещения постоянного тока на индуктивность.
• Индуктивные нагрузки, такие как двигатели и реле, являются ключевыми факторами, которые необходимо учитывать при проектировании фильтров DC EMI, поскольку их присутствие влияет на текущую форму волны и EMI.

Пример схемы:

 

AC EMI Filter

Применимые сценарии: в основном используются в поставках конверсии AC-DC, ИБП, бытовых приборах и промышленного оборудования и т. Д., Где высокочастотные помехи должны быть подавлены на входном конце энергетической сетки.

Функции:

• Подавляет силовую сетку, проводимую интерференцию (150 кГц ~ 30 МГц).
• Должен соответствовать правилам безопасности (например, y -конденсатор выдерживает напряжение, ток утечки <0,25 мА), и обеспечить надлежащее соединение с землей для заземления для эффективного подавления шума в общей режиме и соответствия безопасности.< 0.25mA), and ensure proper connection to earth ground for effective common mode noise suppression and safety compliance.
• Трехфазная система требует трехфазного фильтра EMI.

Пример схемы:

Типы переключения питания EMI фильтры EMI

In addition to the DC and AC classification, from the perspective of system implementation, filters can also be divided into the following types according to their structure and installation method.In some other environments, additional EMI filtering (such as low-pass filters, high-pass filters, and band-stop filters) may be required to address high impedance paths or challenging noise environments:

Тип	Функции	Применимые сценарии
Одноступенчатый фильтр	Простая структура, низкая стоимость	Низкий источник питания (<100 Вт)<100W)
Двухступенчатый фильтр	Высокая производительность затухания, подходящая для суровых средств	Промышленное энергоснабжение, медицинское оборудование
Тип установки печатной платы	Сохранение пространства, высокая интеграция	Компактный модуль DC-DC
Тип гнезда IEC	Подключите и играйте, в соответствии со стандартным интерфейсом питания	Бытовые приборы, ИТ -оборудование

Как выбрать подходящий фильтр EMI питания переключения

В практических приложениях,Выбор подходящего фильтра EMI Powerявляется ключом к обеспечению нормальной работы системы и соответствию стандартам EMC. Ниже приведены основные факторы, которые следует учитывать в процессе отбора:

(1) Выберите в соответствии с частотой работы

Частота переключения <100 кГц< 100kHz: Фокус на фильтрации дифференциального режима (x конденсатор + индуктор дифференциального режима). Фундаментальная частота или фундаментальная частота переключения источника питания определяет полосу частот, которую должен эффективно ослаблять фильтр EMI.
Частота переключения> 100 кГц:Необходимо усилить подавление общего режима (общий режим индуктора + y -конденсатор). Фундаментальная частота или фундаментальная частота переключения в этом случае также устанавливает полосу частот, где выбросы EMI являются наиболее значимыми, направляя проектирование фильтра для оптимального затухания.

(2) Выберите в соответствии с уровнем мощности

Низкая мощность (<100 Вт): одностадийный фильтр (например, π-тип LC).<100W): single-stage filter (such as π-type LC).

Средняя и высокая мощность (> 100 Вт): многоэтапный фильтр (например, структура LCL).

(3) Соблюдение стандартов EMC

Тест проводил интерференцию (150 кГц ~ 30 МГц) и излучаемые интерференции (30 МГц ~ 1 ГГц), гарантируя, что измеряемые и излученные EMI ​​измеряются излучаемые выбросы и излучаемые EMI.
Регулируйте параметры фильтра в соответствии с результатами испытаний (например, увеличение индуктивности или значения емкости).

(4) Другие соображения

• Ток утечки: Общая емкость y -конденсаторов должна быть ограничена (как правило, <4700PF).< 4700pF).
• Выдерживая уровень напряжения: X конденсаторы (≥275VAC), y -конденсаторы (≥1500VDC). Правильный выбор конденсаторов помогает предотвратить сбои коротких замыканий в критических приложениях.
• Температурные характеристики: Керамические конденсаторы или пленочные конденсаторы используются в условиях высокой температуры. Выбор диэлектрического материала в конденсаторах влияет на их надежность и производительность.

Установка и оптимизация фильтров питания EMI

Даже если выбор подходит, установка и макет фильтра значительно повлияют на его фактическую производительность. Ниже приведены ключевые моменты, на которые обратите внимание во время установки и оптимизации:
При рассмотрении правильного макета крайне важно сосредоточиться на макете печатной платы и проектировании печатной платы. Использование заземляющей плоскости под компонентами переключения помогает минимизировать EMI, обеспечивая невысокий путь возврата. Осторожная маршрутизация линий электропередачи и контроль пути тока EMI необходимы для уменьшения излучаемого шума и излучения EMI.
Для оптимизации снижение EMI ​​и излучаемого шума могут быть достигнуты с помощью правильной компоновки ПХБ и методов экранирования.

(1) Правильный макет

Фильтр должен быть как можно ближе к входу питания.

Сократите высокочастотный путь шума, чтобы избежать связи с чувствительными схемами.

(2) Обработка заземления

Индуктор общего режима должен быть заземлен низким импедансом.

Избегайте наземных петлей и используйте заземление с одной точкой.

(3) Советы по оптимизации

Если эффект фильтрации недостаточен, добавьте индуктор общего режима.
Используйте магнитные кольца для подавления высокочастотного радиационного шума.

Фильтры EMI являются ключевой частью конструкции переключения питания и напрямую влияют на производительность EMC и надежность продукта. Инженеры должны выбрать соответствующие фильтры на основе типа источника питания (AC/DC), уровня питания и стандарта EMC, а также обеспечивать наилучший эффект фильтрации посредством разумной макета и оптимизации. В будущем, по мере увеличения частоты переключения, фильтры EMI будут развиваться в направлении более высоких частотных полос и меньших объемов, таких как интегрированные EMI ​​-фильтрующие ICS и оптимизация магнитного материала.
Предложения по действию:

• Резервные эми ​​-фильтрующие пространство в начале дизайна источника питания.
• Проверьте производительность фильтра с помощью моделирования и тестирования.
• Выберите фильтры, которые соответствуют сертификатам безопасности (например,UL, CE).

С помощью руководства этой статьи инженеры могут эффективно решить проблему EMI по переключению источников питания и обеспечить, чтобы продукт проходил сертификацию EMC и стабильно работает.

Как ведущий производитель решений для фильтрации EMI,Дорексимеет обширный опыт исследований и разработок и передового производственного оборудования. Мы стремимся предоставить клиентам высококачественные продукты и услуги EMI фильтрации для удовлетворения потребностей нескольких областей от промышленной до потребительской электроники.

Чтобы узнать больше оEMI Power FiltersиEMI Solutions, пожалуйстаПросмотрите наш фильтр EMIпродукты илиСвяжитесь с нашей технической командой.