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EMC

Filtre EMI en mode différentiel

Conçoit un filtre LC EMI en mode différentiel : calcule la fréquence de coupure, l'atténuation et l'impédance caractéristique pour le filtrage SMPS.

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Formule

f₀ = 1/(2π√L_DM C_DM)

Comment ça marche

Un filtre EMI en mode différentiel (DM) est un filtre passe-bas LC qui atténue le bruit en mode différentiel, un bruit qui circule symétriquement dans des directions opposées sur les deux conducteurs d'alimentation (ligne et neutre). Dans les filtres de sortie SMPS, le bruit en mode différentiel provient du courant d'ondulation de commutation. Le filtre utilise une bobine d'induction L en série et un condensateur de dérivation C : f = 1/ (2π √ LC), avec une atténuation A = −40·log¹ (f/f) dB au-dessus de f. L'impédance caractéristique Z = √ (L/C) doit être adaptée à l'impédance source/charge pour une efficacité de transfert d'énergie maximale et des réflexions minimales. Pour les émissions conduites CISPR, le filtre doit fournir une atténuation adéquate à 150 kHz et plus. La même structure LC est utilisée à la fois pour les filtres d'ondulation de sortie SMPS et pour les filtres EMI d'entrée secteur.

Exemple Résolu

Problème : Concevez un filtre en mode différentiel avec une fréquence d'angle de 50 kHz pour une charge de 50 Ω. Quelle atténuation fournit-il à 150 kHz ? Solution : 1. Supposons que L = 47 μH et C = 0,47 μF : 2. f = 1/ (2π √ (47 × 10 × 0,47 × 10)) = 1/ (2 π × 4,70 × 10) = 1/ (2,95 × 10) = 3,8 kHz 3. Atténuation à 150 kHz : rapport de fréquence = 150/33,8 = 4,44 ; A = −40·log( 4,44) = −40 × 0,647 = −25,9 dB 4. Impédance caractéristique : Z = √ (47 x 10, /0,47 x 10, 6) = √ 100 = 10 Ω Résultat : Le filtre fournit −26 dB à 150 kHz avec une impédance caractéristique de 10 Ω. Pour un système de 50 Ω, l'ajout d'un amortissement peut être nécessaire pour éviter les pics de résonance à 33,8 kHz.

Conseils Pratiques

  • ✓Utilisez une topologie de filtre π (C-L-C) pour le filtrage en mode différentiel lorsqu'une atténuation supérieure à 40 dB est requise à la fréquence de problème la plus basse.
  • ✓Ajoutez une petite résistance d'amortissement (R ≈ Z/5) en série avec un deuxième condensateur sur le condensateur du filtre principal pour éviter les pics de résonance.
  • ✓Mesurez les émissions par conduction après l'installation du filtre pour vérifier qu'il ne crée pas de résonances qui aggravent les émissions à des fréquences spécifiques.

Erreurs Fréquentes

  • ✗Filtres en mode différentiel et en mode commun qui prêtent à confusion : un filtre DM ne traite que le bruit compris entre L et N ; un CMC est nécessaire pour le bruit en mode commun L/N à PE.
  • ✗Choisir C trop grand sans certification de sécurité : les condensateurs X2 destinés à une alimentation secteur doivent être conformes à la norme de sécurité IEC/UL ; les condensateurs céramiques standard ne sont pas sûrs pour le secteur.
  • ✗Ignorer le courant de saturation de l'inducteur en série : dans les applications SMPS, l'inducteur doit gérer le courant de pleine charge plus le courant d'ondulation de pointe sans saturer.

Foire Aux Questions

Un filtre DM (inducteur + condensateur) atténue le bruit qui apparaît entre les deux conducteurs d'alimentation avec des courants égaux et opposés. Un inducteur en mode commun présente une haute impédance au bruit circulant dans la même direction sur les deux conducteurs simultanément. La suppression complète des émissions par conduction nécessite généralement les deux.
Pour les émissions conduites par CISPR à partir de 150 kHz, la fréquence d'angle du filtre est généralement de 20 à 50 kHz, fournissant une atténuation de 20 à 30 dB à 150 kHz. La valeur exacte dépend du niveau de bruit en mode différentiel émis par le SMPS.
Oui, cela se fait dans la pratique. Un inducteur en mode commun présente une impédance élevée par rapport aux courants en mode commun tout en laissant passer des courants en mode différentiel avec une faible inductance de fuite. L'inductance de fuite agit comme une inductance en mode différentiel, fournissant un filtrage DM partiel. Dans de nombreux modèles, l'inductance de fuite CMC est délibérément conçue pour fournir une inductance DM spécifique.

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