SMPS中的EMI滤波器计算


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我正在使用飞兆半导体Semi FSGM300N电源开关构建SMPS。FSGM300N数据表
如果该数据表链接走伤,请尝试FSGM 300N数据表

我使用了Fairchild Semi提供的设计工具来获得下图设计摘录。但是给出了所有参数,除了EMI滤波器Lin的值(图中的红色圆圈)我将需要知道如何计算Lin的值。查看数据表,参考设计使用30mH。我不知道这是一个固定值吗?这是我的第一个SMPS设计。

有什么想法吗?

谢谢。

Answers:


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电感值是线路滤波器的典型值,并非至关重要。
滤波器的目的是将SMPS HF组件与电源隔离。
电感器形成两个镜像耦合的Pi滤波器(沿着中间水平轴分开进行分析)。

线路滤波器可以是共模的-可以抑制线路相对于地面的噪声,就好像线路是单导体
或差模一样,可以阻止信号注入电源并添加到本身就是差模的电源信号中。

正确实现的滤波器通常会同时具有差分和共模滤波器。
如图所示,当前设计没有:-(。

我强烈怀疑该图错误地出现了-它与我添加到问题中的数据表第二版中的图不匹配。第二个数据表在滤波电感上显示一个“ Z”符号,我的意思是虚线的点位于线圈的相对端。(请参阅下面的图以了解这一点。)存在蓝色“ Z”,但我已将其涂成蓝色。我添加了红色椭圆和我认为暗示的点。

在此处输入图片说明

在共模滤波器中,每个绕组上的“点”将在滤波器的同一“侧”上-要么在线路侧,要么在设备侧。为了使滤波器正常工作,需要在滤波器后面接一个接地电容器,因此需要将盖帽分成两个盖帽,并带有中心抽头。参见下图的左手部分。

差模滤波器在滤波器的相对侧上具有点,并且相关电容器无需中心抽头和接地。请参见下图的右手部分。

所提供电路中所示的滤波器具有共模点,但具有差模电容器连接-即无中心抽头电容。
如果Cin1是两个以中心接地的串联电容,或者如果在Cin1上以中心点为接地,又增加了两个电容,则其效果将远远不及Cin1。图片来自这里

在此处输入图片说明

互联网上搜索“行过滤器”的例子很多。

相关材料 -每个链接到页面。

FSGM数据表为JPG!


感谢您的评论。我的确看过顶部开关(TOP252-262)的SMPS的其他示例,看起来有些相同,只是没有包括电感器之后的第二个电容器。但是我非常关心如何计算电感器的值,无论是共模还是差模。谢谢。
Paul A.

@RussellMcMahon不要忘记,缠绕在单个磁芯(如环形线圈)上的共模扼流圈的漏电感充当差模元件。
亚当·劳伦斯

@Madmanguruman-我认为该图有误,并且打算使用差模扼流圈。请参见上方数据手册的替代版本以及我的答案扩展。| 使用漏感作为使扼流圈同时执行两个功能的方法是可行的,但需要特殊的奥术,这在本应用笔记中甚至没有提到。他们给出了非常基本的规格,并假定您对此扼流圈没有做任何聪明的事情。
罗素·麦克马洪

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计算EMI滤波器值可能非常困难,因为EMI比拓扑本身更依赖于电路的物理布局。与元件间距,屏蔽,拾取,耦合等有关的寄生元件将超过实际零件的数量。通常,需要一种更经验的方法。

EMI解决方案也无法在分析上得到“证明”。您需要在多种情况下使用适当的频谱分析仪和LISN(线路阻抗稳定网络)进行测量,并凭经验证明整个产品符合发射标准。

您的转换器将以其开关频率和该频率的谐波倍数产生EMI。如果电路中还有其他开关元件,那么您可能还会看到和频和差频。超快整流二极管由于其速度会产生高频噪声(通常高达兆赫兹)。

显然,EMI电感器必须承载线路电流。在共模配置中,输入电流将抵消,因此您不必担心它会饱和,但是导线的厚度应足够大以承载电流而不会一世2[R 损失。

就像罗素所说的那样,一个合适的共模滤波器将一个共模电感器(在同一端的相点)与一些Y电容器(每个绕组到保护地的电容)结合在一起。用于此功能的电容器必须经过Y用途的安全认证。您的设计应至少包括一组Y电容器。

两个跨线电容器(Cin1和Cin2)被称为X电容器(因为它们“交叉”了电源)。它们与任何差模电感一起,对差模噪声的作用更大。

首先,应确保滤波器在转换器的主开关频率处具有很多衰减,因为这通常是电源中最强的EMI源。

对于共模电感器,通常通过使电感尽可能高来实现,以确保在开关频率下具有最高的电感电抗。这通常意味着高磁导率的铁氧体材料,无需很多匝即可实现电感。通常使用环形磁芯,因为它们很容易使线路侧和中性侧绕组对称地装配在磁芯上,通常在绕组之间使用绝缘垫片。

X电容和Y电容要容易一些-它们的数据表将具有特性曲线,这些曲线显示了其衰减随频率的变化。

一旦确定了电容器和电感器,就该开始测量,调整,重新测量,重新调整了……


您可以在最后一段中解释更多吗?谢谢
Paul A.
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