Активные фильтры электромагнитных помех TI позволяют сократить размеры блоков питания

Сегодня электронные конструкции все чаще подвергаются воздействию электромагнитных помех (EMI). По мере того, как устройства становятся меньше и плотнее, они испытывают большие электромагнитные помехи из-за близости между агрессором и жертвой. Одним из вероятных источников электромагнитных помех являются импульсные источники питания, которые, как известно, очень шумны. Теперь, когда конструкция стала более плотной, влияние этих источников питания становится более выраженным.

Чтобы помочь решить такие проблемы с электромагнитными помехами, компания Texas Instruments на этой неделе выпустила две новые микросхемы активных фильтров электромагнитных помех, обе из которых позволяют создавать меньшие по размеру и более легкие конструкции электромагнитных помех. В этой статье мы поговорим об импульсных источниках питания как источниках электромагнитных помех, активных фильтрах электромагнитных помех и новых решениях от Texas Instruments.

Проблемы с электромагнитными помехами возникают из-за быстрого изменения токов и напряжений в электронной схеме. В частности, импульсный ток и пиковое напряжение, вызванные dv/dt и di/dt во время работы системы, приводят к индуцированным магнитным и электрическим полям, которые могут проводиться или излучаться и создавать помехи для близлежащих проводов или электронных устройств.

Исходя из этого понимания, становится ясно, почему импульсные источники питания являются таким сильным источником электромагнитных помех.

Импульсные источники питания работают при быстром включении и выключении транзистора для управления током через индуктор. При разумном и быстром включении и выключении этого транзистора схема использует расширяющиеся и сжимающиеся магнитные поля на катушке индуктивности, позволяя импульсным источникам питания либо понижать, либо повышать входное напряжение для получения хорошо стабилизированного выходного напряжения.

Однако такое быстрое включение и выключение источника питания создает в системе большие прерывистые токи. Высокая скорость и часто высокий ток переключения приводят к излучаемым и кондуктивным излучениям из-за зарядных токов в системе и пульсаций напряжения на выходе системы.

Одним из способов минимизировать влияние электромагнитных помех на импульсные источники питания является использование активных фильтров электромагнитных помех (AEF).

В отличие от пассивных фильтров электромагнитных помех, в которых используются катушки индуктивности и конденсаторы для создания несоответствия импедансов на пути тока электромагнитных помех, активные фильтры электромагнитных помех нацелены на обнаружение шума в источнике питания и создают дополнительный шум, чтобы нейтрализовать общие эффекты электромагнитных помех. Для этого AEF состоят из усилителя считывания в топологии отрицательной обратной связи с рядом компенсационных и демпфирующих компонентов в цепи обратной связи. Вместе эти компоненты воспринимают шумовое напряжение, усиливают его и вводят в систему ток подавления.

Благодаря своей активной природе фильтры AEF обеспечивают исключительную производительность и значительно уменьшают площадь и объем по сравнению с пассивными фильтрами. Фактически, по сравнению с традиционным пассивным фильтром, AEF могут обеспечить почти на 50% меньшую площадь и на 75% меньший объем, чем пассивные решения.

На этой неделе компания Texas Instruments выпустила две новые автономные микросхемы активного фильтра электромагнитных помех, предназначенные для обеспечения небольшой и легкой фильтрации электромагнитных помех, вызванных импульсными источниками питания.

Двумя особенностями нового семейства являются TPSF12C1-Q1 и TPSF12C3-Q1 для автомобильного применения. Уникальность заключается в том, что микросхемы этого семейства полностью объединяют каскады измерения, фильтрации, усиления и инжекции, а также схемы компенсации и защиты в одном корпусе. Эти особенности в сочетании с емкостным усилением AEF позволили компании TI значительно уменьшить размер фильтров электромагнитных помех. TI заявляет о снижении значений индуктивности синфазного дросселя на 80%.

Компания надеется, что эти новые продукты помогут обеспечить более компактное и экономичное внедрение фильтрации электромагнитных помех для будущего более легких транспортных средств и электроники.