Filtro LC para Emisiones Conducidas
Diseña un filtro LC para cumplir los límites de emisiones conducidas CISPR 22/FCC calculando los valores de L y C requeridos.
Fórmula
f₀ = f / 10^(A/40), L = Z√(1/(2πf₀)²/Z)
Cómo Funciona
Las emisiones conducidas son corrientes de ruido de alta frecuencia que vuelven a fluir a través del cable de alimentación y pueden interferir con otros equipos del mismo suministro. El CISPR 22 de clase B limita las emisiones conducidas entre 150 kHz y 30 MHz mediante una medición LISN (red de estabilización de impedancia de línea). Por lo general, el límite es de 66 dBμV a 150 kHz, cae a 56 dBμV a 500 kHz y luego se mantiene plano a 60 dBμV a 30 MHz. Un filtro de paso bajo LC en la entrada de red proporciona la atenuación requerida. En un filtro de segundo orden, la atenuación es A = 40·log( f/f) dB, por lo que la frecuencia de esquina requerida es f= f/10^ (A/40). Los valores de los componentes requeridos son C = √ (1/ ((2π f) ² × Z_L)) y L = Z_L × C, donde Z_L es la referencia de impedancia (50 Ω para las mediciones de LISN).
Ejemplo Resuelto
Problema: Un SMPS muestra una emisión conducida de 80 dBμV a 150 kHz. El límite de clase B del CISPR 22 es de 66 dBμV. Diseñe un filtro LC para una atenuación de 14 dB a 150 kHz con una referencia de 50 Ω. Solución: 1. Atenuación requerida: A = 80 − 66 = 14 dB 2. Añadir margen: utilice una atenuación total de 20 dB 3. F requerido: f = 150.000/10^ (20/40) = 150.000/10^0,5 = 150.000/3,162 = 47,4 kHz 4. Producto LC: LC = 1/ (2π × 47.400) ² = 1/ (8.86×10¹) = 1.13×10-1-¹ 5. C = √ (1,13×10-1-¹ 1/50) = √ (2,26×10-1-¹) = 475 nF ≈ 470 nF 6. L = 50 × 475 × 10⁻= 23,75 μH ≈ 22 μH (valor estándar) Resultado: utilice un inductor de 22 μH y un condensador de 470 nF para el filtro de emisiones conducidas. Verifique la corriente nominal del inductor y la tensión nominal de red del condensador.
Consejos Prácticos
- ✓Utilice un módulo de filtro EMI estándar disponible en el mercado: integran un estrangulador de modo común, condensadores X2 y condensadores Y1/Y2 en un paquete probado y certificado de seguridad.
- ✓Coloque el filtro EMI de red en el punto de entrada del producto (conector de entrada de alimentación) antes que cualquier otro circuito para evitar que entre ruido en el cableado interno del producto.
- ✓Mida las emisiones conducidas con y sin el filtro en múltiples frecuencias; algunos filtros crean resonancias que empeoran las emisiones en ciertas frecuencias.
Errores Comunes
- ✗Utilizan condensadores electrolíticos para los filtros de emisiones conducidas: tienen un rendimiento de alta frecuencia insuficiente por encima de los 100 kHz; utilizan condensadores de película X2 (transversales a la red) clasificados para redes de corriente alterna.
- ✗Ajustar el filtro exactamente al límite CISPR: añada siempre un margen de 6 a 10 dB para tener en cuenta la variación de la producción, la temperatura y la incertidumbre de la medición.
- ✗Haciendo caso omiso del componente del modo diferencial: las emisiones conducidas tienen componentes de modo común y de modo diferencial; el filtro LC apunta al modo diferencial, mientras que un estrangulador de modo común apunta al modo común.
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre los condensadores X e Y en los filtros EMI?
Los condensadores X se colocan en la red eléctrica (línea a línea) y suprimen el ruido del modo diferencial; están clasificados para una alta tensión de corriente alterna y deben fallar de forma segura (no pueden cortocircuitos para crear un riesgo de descarga eléctrica). Los condensadores en Y se conectan desde línea o neutro a tierra o al chasis; suprimen el ruido del modo común y, para cumplir las normas de seguridad, deben tener pocas fugas.
¿Qué norma de emisiones conducidas se aplica a mi producto?
La norma aplicable depende de la categoría del producto y del mercado. Normas comunes: la CISPR 22/EN 55022 (ahora CISPR 32/EN 55032) para equipos informáticos, la CISPR 11/EN 55011 para equipos industriales y científicos, la CISPR 25 para componentes de vehículos y la FCC, parte 15, clase B, para productos de consumo en EE. UU.
¿Puedo usar un estrangulador de modo común como único filtro de emisiones conducidas?
Un estrangulador en modo común por sí solo suprime solo el ruido en modo común. Para lograr una conformidad total, normalmente se necesitan tanto un estrangulador de modo común como condensadores X/Y para abordar tanto el ruido del modo común como el del modo diferencial. Un módulo de filtro EMI completo aborda ambos problemas.
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