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All'APEC in Florida, Texas Instruments ha presentato una famiglia di circuiti integrati progettati per ridurre le dimensioni dei filtri EMC anti-emissione di modo comune nelle reti monofase e trifase e nei convertitori di potenza per autoveicoli.

In linea di principio, i circuiti integrati implementano un circuito moltiplicatore di capacità per emulare i condensatori Y in un design di filtro passivo convenzionale.

Lo fanno stando seduti tra induttori e condensatori di filtro più piccoli (diagramma in alto) sommando le componenti ad alta frequenza delle tensioni dei due o quattro conduttori di alimentazione CA e quindi iniettando una corrente CA antifase derivata da questi segnali nel neutro.

Confrontare il circuito attivo con questo circuito di filtro EMC passivo convenzionale

"La capacità attiva effettiva è determinata dal guadagno del circuito e dalla capacità di iniezione", secondo TI. "Le impedenze di rilevamento e iniezione del filtro EMC attivo utilizzano valori di capacità relativamente bassi con un ingombro ridotto dei componenti."

Scorri fino alla fine di questo articolo per una discussione su dove scorrono esattamente le correnti in questo schema

Qualunque sia il meccanismo, il risultato, ha affermato TI, è un percorso a bassa impedenza per il rumore di modo comune che consente "da 15 a 25 dB di riduzione del rumore CM su, ad esempio, da 150 kHz a 3 MHz, contribuendo a ridurre le dimensioni delle induttanze di modo comune" . Si afferma inoltre: "fino a 30 dB tra 100 kHz e 3 MHz" e che sono in grado di "aiutare a soddisfare i limiti EMI CISPR 25 Classe 5 per le emissioni condotte e irradiate".

La differenza tra le versioni monofase e trifase è solo il numero di ingressi forniti per rilevare le tensioni – rispettivamente due o quattro (diagramma a sinistra , la versione trifase ha quattro resistori di carico in ingresso). Tutti questi segnali vengono sommati internamente in un unico segnale AC, che viene opportunamente filtrato prima di essere re-iniettato.

I condensatori di rilevamento e di iniezione (vedere i diagrammi) devono essere componenti di classe Y.

Gli altri componenti passivi sull'uscita servono per lo smorzamento – per gestire la risonanza tra l'induttanza della bobina di modo comune ancora necessaria e la capacità di iniezione – che appaiono nel guadagno del circuito attivo come una coppia di zeri complessi.

I dispositivi previsti sono quattro: TPSF12C1 e TPSF12C3 per applicazioni commerciali monofase e trifase, poi TPSF12C1-Q1 e TPSF12C3-Q1 per uso automobilistico. La produzione in volumi è prevista per il secondo trimestre del 2023, con ulteriori circuiti integrati di filtro EMI attivi che appariranno entro la fine dell'anno.

Il funzionamento è compreso tra 8 e 16 V su Vcc (18 V resistenti) e fino a 105°C ambiente (giunzione 150°C).

Le protezioni includono il blocco per sottotensione e lo spegnimento termico ed è presente un pad di abilitazione.

Essi "soddisfano i requisiti di immunità alle sovratensioni IEC 61000-4-5, riducendo al minimo la necessità di componenti di protezione esterni come diodi di soppressione della tensione transitoria", ha affermato TI.

La confezione è SOT-23 da 14 cuscinetti da 4,2 x 3,3 mm

Sono previste applicazioni nei caricabatterie di bordo, nei server e nei gruppi di continuità.

Questa nota applicativa contiene le informazioni più chiare su questi circuiti integrati e include un esempio di riduzione delle dimensioni dell'induttore.

Aggiornamento:Come funziona?

Electronics Weekly ha parlato con Pradeep Shenoy di TI per chiarire come funziona questo schema.

Il circuito di corrente per il segnale correttivo iniettato è, in una direzione, nel segnale Neutro all'interno del filtro e poi attraverso il Live tramite il condensatore X. Shenoy ha chiarito che lo schema potrebbe funzionare anche con una coppia di condensatori di iniezione, uno per il neutro e l'altro per la fase di tensione.

Come postulato in una versione precedente di questo articolo e confermato da Shenoy, il circuito di corrente nell'altra direzione esce dal terminale di terra del circuito integrato e ritorna nell'alimentatore attraverso il telaio/terra (etichettato "PE" nei codici TIdiagramma, qui riprodotto).

Il circuito viene completato attraverso lo starter di modo comune di destra, che trasmette sicuramente abbastanza segnale perché funzioni, ha detto Shenoy. Ha aggiunto che, nell'analizzare il circuito, bisogna ricordare che l'IC non inietta a basse frequenze come 50 o 60Hz.