Kompaktere Netzteile mit aktiven EMI-Filtern

2021-12-02 02:16:41 By : Ms. Liza Chen

Aktuelle Artikel aus "Schlagzeilen"

AMD COVID-19 HPC Fund: Förderung der globalen Gesundheitsforschung

Umfrage: Deutsche Manager fürchten das Herumlungern im Homeoffice

VW holt Top-Entwickler von Apple und BMW in die Batteriesparte

Router sichern die Kommunikation in einer Tele-Notarztlösung

Aktuelle Artikel aus "Technik"

Das nächste große ding?

Metaverse mit Hammer und Sichel

Roboter bauen autonom neue hängende Gärten

Batterieforschungszentrum in Münster geht in Betrieb

Aktuelle Artikel aus "Hardware-Entwicklung"

AMD COVID-19 HPC Fund: Förderung der globalen Gesundheitsforschung

Intelligente Bettunterlage warnt vor Bewegungsmangel

CMD328K3, rauscharmer Verstärker für die Satellitenkommunikation im X-Band und Ku-Band

Aktuelle Artikel aus "KI & Intelligent Edge"

Caesura: Ford will eigene Chips entwickeln und von Globalfoundries herstellen lassen

Universität zu Lübeck

4 Millionen Förderung für KI-Forschung in der Medizin

Wie KMU Künstliche Intelligenz nutzen können

Aktuelle Artikel aus "Embedded & IoT"

Analog Devices fügt der Linux-Distribution mehr als 1.000 Gerätetreiber hinzu

KI-System für die Kante

Intelligente Bildverarbeitung mit FLEX-BX210

MicroSys miriac AIP-S32G274A SBC mit Hailo-8 AI Beschleunigungsmodulen

Aktuelle Artikel aus "Power-Design"

VW holt Top-Entwickler von Apple und BMW in die Batteriesparte

„Wasserstoff für Verkehr und Wärme ist ein Rückschritt“

Umfrage: Interesse an Smart Metern steigt in Deutschland

Aktuelle Artikel aus "FPGA & SoC"

ForgeFPGA: Renesas steigt in den FPGA-Markt ein

Rapid Silicon: Produkte schneller entwickeln mit Open Source FPGAs

Funktionale Sicherheit für Fahrzeuge

Bis ASIL-D: Erster RISC-V-Kern, der nach ISO 26262 zertifiziert werden kann

Neue Midrange-FPGAs für Edge Computing

Aktuelle Artikel aus "Fachthemen"

Endgeräte mit geregelten Kleinantrieben EMV-gerecht aufstellen

Schwerwiegende Sicherheitslücken in DRAM-Speichern entdeckt

Schaltschrankbau schneller, einfacher und sicherer machen

Aktuelle Artikel aus "Messen & Prüfen"

75 Jahre Tektronix: Europa spielt eine zentrale Rolle

Digitizer-Messkarten messen den Durchmesser von Sternen

Übertragung von Daten und Energie durch Metallwände

Ladeschnittstellen-Experte eröffnet Testlabor in Karlsruhe

Aktuelle Artikel aus "Branchen & Anwendungen"

Intelligente Bettunterlage warnt vor Bewegungsmangel

VW holt Top-Entwickler von Apple und BMW in die Batteriesparte

Router sichern die Kommunikation in einer Tele-Notarztlösung

Aktuelle Artikel aus "Elektronikfertigung"

Der globale Halbleitermarkt wächst stark

Chipmangel: Autozulieferer geraten ins Schleudern

Mangel als Treiber: Chiphersteller erhöhen die Preise

Aktuelle Artikel aus "Management & Märkte"

„Wasserstoff für Verkehr und Wärme ist ein Rückschritt“

Das steht im Ampelkoalitionsvertrag zur Mobilität

Wie die Just-in-Time-Kultur die wirtschaftliche Erholung blockiert

Entwickler müssen Kompromisse zwischen Störfestigkeit (EMI) und der Leistungsdichte eines DC/DC-Wandlers eingehen. Insbesondere im Automobilbereich ermöglicht ein aktives Filter mit Spannungsmessung und Stromeinspeisung eine niedrige EMI-Signatur und führt zu einem geringeren Footprint und Volumen.

Bei der Auslegung von Anwendungen mit geringem Störpotential besteht meist auch die Anforderung, die Baugröße zu begrenzen. Passive Frontfilter ermöglichen möglicherweise die Einhaltung von EMI-Standards, sind jedoch normalerweise ziemlich sperrig und können bis zu 30 Prozent des Gesamtvolumens eines Netzteils einnehmen, was der Leistungsdichte abträglich ist. Abhilfe schaffen die relativ neuen aktiven EMI-Filter.

Abb. 1: Konventionelle passive (a) und aktive Filterschaltung (b). (Bild: TI)

In Bild 1 sind vereinfacht eine passive und eine aktive Filterschaltung dargestellt, wobei iN und ZN für die Stromquelle und die Impedanz des Norton-Äquivalents für das Differenzrauschen eines DC/DC-Wandlers stehen.

Der mit VSCC (Voltage Sense and Current Cancellation) konfigurierte aktive EMI-Filter in Abbildung 1b enthält einen Operationsverstärker, der als kapazitiver Multiplikator anstelle des Filterkondensators (CF) in einem passiven Design arbeitet. Der als GOP bezeichnete Verstärkungsterm wird mit relativ geringen Kapazitätswerten und entsprechend kompakten Bauelementen realisiert.

In Abbildung 1 sind auch Ausdrücke für die effektiven Grenzfrequenzen der Filter angegeben. Bei kleineren Induktivitäts- und Kapazitätswerten hat die passive Lösung eine ähnliche Grenzfrequenz wie die passive Lösung.

Interessant ist der Vergleich passiver und aktiver Filterschaltungen für ein Netzteil auf Basis des synchronen Buck-Gleichspannungsreglers LM25149-Q1, der hier mit einer Schaltfrequenz von 440 kHz arbeitet und eine Leistung von 5 V und maximal 6 A aus eine Eingangsspannung von 13,5 V. .

Der aktive EMI-Filter erzielt eine deutlich bessere Filterwirkung im unteren bis mittleren Frequenzbereich. Dadurch wird der maximale EMI-Pegel bei 440 kHz um fast 50 dB reduziert, was die Einhaltung strenger EMI-Spezifikationen deutlich vereinfacht.

Abbildung 2: Layoutvergleich zwischen passiver (a) und aktiver Filterlösung (b). (Bild: TI)

Abbildung 2 zeigt einen Vergleich der Leiterplattenlayouts für die passive und aktive Filterschaltung. Nicht nur die Größe der Induktivität verringert sich von 5 mm x 5 mm auf 4 mm x 4 mm. Auch die beiden 1210-Kondensatoren, deren Werte sich beim Anlegen von Spannung deutlich verschlechtern, werden durch mehrere, stabilere 0402-Komponenten ersetzt.

Insgesamt sinkt der Platzbedarf um fast 50 Prozent und das Volumen um mehr als 75 Prozent.

Die Wicklungsgeometrie der mechanisch kleineren Induktivität des aktiven Filters sorgt für eine geringere parasitäre Kapazität und eine höhere Eigenresonanzfrequenz, was wiederum eine bessere Filterung leitungsgebundener Störungen zwischen 30 und 108 MHz sicherstellt, was unter anderem für CISPR 25 relevant ist.

Bei bestimmten Automobilkonstruktionen sind aus Gründen der Zuverlässigkeit zwei in Reihe geschaltete Eingangskondensatoren erforderlich. Hier bietet die aktive Schaltung eine zusätzliche Platzersparnis, da die 1210 Kondensatoren durch kleine Bauteile im Format 0402 oder 0603 ersetzt werden, die sofort und ohne Engpässe verfügbar sind.

* Orlando Murray arbeitet als Anwendungsingenieur im Geschäftsbereich Buck Switching Regulators bei Texas Instruments in Phoenix / USA. Tim Hegarty arbeitet als Anwendungsingenieur im Geschäftsbereich Buck Switching Regulators bei Texas Instruments in Tucson / USA.

Erster Abwärtsregler mit integriertem aktivem EMI-Filter

Cookie-Manager Reader Service AGB Hilfe Advertiser Center Mediadaten Datenschutz Impressum Abonnement

Copyright © 2021 Vogel Communications Group

Diese Website ist eine Marke der Vogel Communications Group. Eine Übersicht aller Produkte und Dienstleistungen finden Sie unter www.vogel.de

Texas-Instrumente; Lungenhammer - TU Graz; Logo; Logo der Eurocircuits-Gruppe; TI; AMD; gemeinfrei; NetModule; Pascal Bach / Gramazio Kohler Research, ETH Zürich; ARTVISU Artur Krause; InnovationLab; Mäusefänger; Ford; SergeyBitos-stock.adobe.com; VCG; Analoge Geräte; Compmall; MicroSys; © magunn/stock.adobe.com; Renesas Elektronik; Schnelles Silikon; Fraunhofer IPMS; Mikrochip; Clip-Händler; Zuken; Tektronix; Spektrum Instrumentierung; TDK Corporation; Rohde & Schwarz; Bosch; © Deutscher Bundestag / Henning Schacht; n gemeinfrei