Díky aktivnímu filtru zatočíte s velkými cívkami, ale i rušením

Ať se již nacházíme ve školní lavici, nahrávacím studiu či na desce plošného spoje, rušení znamená vždy nějaké problémy. Jak už to většinou bývá, můžeme se k celé věci postavit buď pasivně, nebo i aktivně. Firma Texas Instruments zvolila pro zcela běžné situace v elektrotechnickém průmyslu způsob, který sice zmiňujeme v pořadí až jako druhý, což ale nijak nesnižuje jeho krásu. Právě naopak.

Proč jen pasivně přihlížet?

Elektronické systémy počítají stále s vyšší hustotou výkonu, stejně jako lepšími možnostmi vzájemného propojení, takže zde budou elektromagnetické interference a jejich efektivní potlačování hrát nesmírně důležitou roli. To je také příležitost pro nová řešení samostatných aktivních filtrů EMI s využitím drobných integrovaných obvodů od TI, které dokážou snímat a následně i potlačit souhlasné EMI v kmitočtovém pásmu od 100 kHz do 3 MHz klidně o tři desítky decibelů [1]. Vývojáři mohou přitom počítat s podporou jak pro jednofázové, tak též třífázové systémy střídavého napájení, kde zároveň dokážou výrazně snižovat i rozměry tlumivek, v porovnání s čistě pasivním řešením filtru dokonce až na polovinu, a dále vyhovět přísným požadavkům. Ty nám přesně definují standardy „Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques“ coby celosvětové měřítko, pokud jde o limitaci EMI u elektrických a také elektronických zařízení.

Při návrhu spínaných regulátorů stojí vývojáři před náročným úkolem, jak efektivně navrhnout kompaktní a zároveň i účinný vstupní filtr elektromagnetických interferencí. Řešení od společnosti Texas Instruments, pro které použijeme zkratku AEF odkazující na „active EMI filter, zde proto vsadilo na aktivní zvyšování (zesilování) kapacity umožňující snížit velikost indukčností u souvisejících cívek až o 80 %. Nová rodina se bude skládat z integrovaných obvodů TPSF12C1 a TPSF12C3 pro 1f a 3f aplikace v komerční sféře, resp. TPSF12C1-Q1 a také TPSF12C3-Q1 v případě automobilového průmyslu. Součástky dokážou ve filtrech napájecích zdrojů efektivně omezovat odpadní teplo, což se dále podepisuje pod vyšší životností filtračních kapacit, stejně jako rostoucí spolehlivostí celého systému. Při své činnosti využívají několika stupňů zajišťujících snímání, filtraci, zesílení a také buzení, to vše v pouzdrech typu SOT-23, tentokrát ale s 14 vývody, kdy výrobce s ohledem na jednodušší obvodový návrh a menší počet vnějších součástek dále zapracoval kompenzační a ochranné struktury, takže se zbavujeme např. externích diod (TVS).

Obr. 1  Díky novým obvodům TI nyní detekujete, zpracujete a také potlačíte rušivé interference ještě lépe. Výrobce na letošní rok zároveň plánuje i další aktivní prvky stejného druhu [1]

Činnost obvodů TPSF12C1-Q1 určených pro jednofázové napájecí systémy blíže ozřejmí obr. 2 a 3. Aktivní filtr EMI máme nakonfigurovaný ve stylu VSCI, tzn. „voltage sense and current inject“, kdy také u tradičních návrhů emulujeme „ypsilonové“ kondenzátory. Celý prvek zde prostřednictvím dvou kapacit snímá vysokofrekvenční rušení na silových rozvodech, aby pak mohl zpětně zavádět (injektovat) proudy za účelem potlačování nežádoucího rušení, a to znovu kapacitní cestou. Výsledné vlastnosti nám spoluutváří velikost C_INJ a zisk. Na stránkách časopisu DPS Elektronika od A do Z viz také [3].

Obr. 2  K principu činnosti vícestupňového návrhu s jediným IO [2]

Obr. 3  Praktické zapojení novinky v 1f systémech, které ale nejsou podmínkou [2]

Odkazy:

[1] Tisková zpráva, https://news.ti.com/ti-pioneers-industrys-first-stand-alone-active-emi-filter-ics-supporting-high-density-power-supply-designs

[2] Obvody TPSF12C1-Q1, https://www.ti.com/product/TPSF12C1-Q1

[3] Rozruch ve spektru se nekoná. Poděkujte filtru AEF, https://www.dps-az.cz/vyvoj/id:80026/rozruch-ve-spektru-se-nekona-podekujte-filtru-aef