Les filtres EMI actifs de TI pour réduire la taille des conceptions d'alimentation

Aujourd'hui, les conceptions électroniques sont de plus en plus affectées par les interférences électromagnétiques (EMI). À mesure que les appareils deviennent plus petits et plus denses, ils subissent une plus grande EMI en raison de la proximité entre l'agresseur et la victime. Une source probable d'EMI est les alimentations à découpage, qui sont notoirement bruyantes. Maintenant, avec des conceptions plus denses, l'impact de ces alimentations devient plus prononcé.

Pour aider à résoudre ces problèmes d'EMI, Texas Instruments a publié cette semaine deux nouveaux circuits intégrés de filtres EMI actifs, qui permettent tous deux des conceptions EMI plus petites et plus légères. Dans cet article, nous parlerons des alimentations à découpage comme source d'EMI, des filtres EMI actifs et des nouvelles solutions de Texas Instruments.

Les problèmes d'EMI proviennent de courants et de tensions qui changent rapidement dans un circuit électronique. Plus précisément, le courant de surtension et la tension de crête provoqués par dv/dt et di/dt pendant le fonctionnement du système entraînent des champs magnétiques et électriques induits, qui peuvent être conduits ou rayonnés et interférer avec les traces ou les appareils électroniques à proximité.

Sur la base de cette compréhension, il est clair de voir pourquoi les alimentations à découpage sont une source si importante d'EMI.

Les alimentations à découpage fonctionnent sur l'activation et la désactivation rapides d'un transistor pour manipuler le courant à travers une inductance. En allumant et éteignant judicieusement et rapidement ce transistor, le circuit exploite les champs magnétiques en expansion et en effondrement sur l'inductance, permettant aux alimentations à découpage d'abaisser ou d'augmenter une tension d'entrée pour une sortie bien régulée.

Cependant, cette action ON et OFF rapide de l'alimentation génère des courants discontinus importants dans le système. Une commutation à grande vitesse et souvent à courant élevé entraîne des émissions rayonnées et conduites en raison des courants de charge dans le système et de l'ondulation de tension à la sortie du système.

Une façon de minimiser l'impact des EMI sur les alimentations à découpage consiste à utiliser des filtres EMI actifs (AEF).

Contrairement aux filtres EMI passifs, qui utilisent des inductances et des condensateurs pour créer une inadéquation d'impédance dans le chemin du courant EMI, les filtres EMI actifs ciblent le bruit de détection dans l'alimentation et produisent un bruit complémentaire pour annuler les effets EMI globaux. Pour ce faire, les AEF consistent en un amplificateur de détection dans une topologie de rétroaction négative avec une série de composants de compensation et d'amortissement dans la chaîne de rétroaction. Ensemble, ces composants détectent la tension de bruit, l'amplifient et injectent un courant d'annulation dans le système.

En raison de leur nature active, les AEF offrent des performances exceptionnelles et réduisent considérablement la surface et le volume par rapport aux filtres passifs. En fait, par rapport à un filtre passif traditionnel, les AEF peuvent se traduire par une zone près de 50 % plus petite et 75 % de volume en moins que les solutions passives.

Cette semaine, Texas Instruments a publié deux nouveaux circuits intégrés de filtrage EMI actifs autonomes conçus pour permettre un filtrage petit et léger des EMI causées par les alimentations à découpage.

Deux points forts de la nouvelle famille sont les TPSF12C1-Q1 et TPSF12C3-Q1 pour les applications automobiles. De manière unique, les circuits intégrés de cette famille intègrent pleinement les étapes de détection, de filtrage, de gain et d'injection, ainsi que les circuits de compensation et de protection, dans un seul boîtier. Ces caractéristiques, combinées à l'amplification capacitive des AEF, ont permis à TI de réduire considérablement la taille des filtres EMI. TI revendique jusqu'à 80 % de réduction des valeurs d'inductance de self en mode commun.

La société espère que ces nouveaux produits permettront des implémentations plus efficaces en termes d'espace et de coût du filtrage EMI pour un avenir de véhicules et d'électronique plus légers.