伝導エミッション LCフィルタ
CISPR 22/FCC伝導エミッション制限値を満たすLCフィルタを設計します。
公式
仕組み
伝導エミッション・フィルタ・カリキュレータは、CISPR 32/22準拠のLCフィルタを設計します。これは、電源、モータードライブ、およびAC電源またはDC電源バスに接続されるあらゆる製品に不可欠です。EMCのエンジニアはこれを利用して、スイッチング・ノイズを規制上の制限値（150 kHz～30 MHzで66～56 dBuV）より20～40 dB低く抑えています。
ヘンリー・オットの「EMC エンジニアリング」と CISPR 32 によると、伝導エミッションは 150 kHz ～ 30 MHz の 50 オームのインピーダンスを示すLISN（ライン・インピーダンス安定化ネットワーク）で測定されます。放射は、コモン・モード（地球に対する位相のCM: LとN）とディファレンシャル・モード（DM: L と N の反対）の両方で表されます。標準的な SMP では 70 ～ 90 dBuV のエミッションが発生します。クラス B の制限値は 66 dBuV (150 ～ 500 kHz)、56 dBuV (0.5 ～ 5 メガヘルツ)、60 dBuV (5 ～ 30 MHz) です。
2 次 LC フィルタでは、カットオフ f0 = 1/ (2 x pi x sqrt (L x C)) を超えると、A = 40 x log10 (f/f0) dB の減衰が得られます。150 kHz で 20 dB の場合、f0 = 150/10^0.5 = 47 kHz になります。オットあたりの設計マージンは、測定の不確かさ (プリコンプライアンスの場合は通常+/-6 dB) と製造時のばらつきを考慮して、6～10 dB にする必要があります。
X コンデンサ (LN 両端) は差動モードノイズを除去し、Y コンデンサ (L/N 対アース) は同相ノイズをフィルタリングします。IEC 60950/62368によると、クラスI機器の場合、Yコンデンサの合計リーク電流は3.5mA未満でなければなりません。つまり、Yキャパシタンスは50Hzの主電源で約4.7nFに制限されます。このリーク制約により、コモンモード・フィルタリングは差動モード・フィルタリングよりも難しくなります。
計算例
問題：プリコンプライアンススキャンにより、200 kHzで82 dBuV DMエミッションのSMPSが示されました。CISPR 32 クラス B (200 kHz で 66 dBuV の制限値) 用の設計フィルタ。50 オームの LISN を想定しています。
オットあたりのソリューション: 1.必要な減衰量:200 kHz で 82-66 = 16 デシベル、プラス 6 デシベルマージン = 22 デシベル 2.2 次フィルタ:A = 40 x log10 (f/f0); 22 = 40 x log10 (200/f0) 3.解決:f0 = 200/10^0.55 = 56 kHz 4.50 オームマッチのコンポーネント値:L = 50/ (2 x pi x 56000) = 142 uH、150 uH を使用 5.C = 1/ (2 x pi x 56000 x 50) = 57 nF、68 nF X2 コンデンサを使用 6.検証:f0 = 1/ (2 x pi x sqrt (150e-6 x 68e-9)) = 50 kHz; 200 kHz の A = 40 x log10 (200/50) = 24 dB 7.インダクタ:150 uH、i_Sat > 3A (マージンが 2 倍の 1A 負荷の場合)、DCR が 0.2 オーム未満 8.コンデンサ:68 nF X2 安全定格、230 V 主電源の場合は 275 VAC
BOM: DM インダクタ (Wurth 744771115、150 uH/4A)、X2 コンデンサ (EPCOS B32922、68 nf/275Vac)。費用:約 1.50 ドル。
実践的なヒント
- ✓市販のEMIフィルタモジュールを使用してください。これらのモジュールには安全認証済みのX/Yコンデンサ、CMCが含まれており、UL/IECの漏れ制限を満たしています。カスタム設計には安全認証が必要です (6 ～ 12 か月遅延)。モジュール費用:5～20ドル
- ✓内部配線の前に電源入力部にフィルタを配置します。内部配線のノイズがフィルタを通り過ぎて戻る可能性があります。Ottによると、フィルタはIECインレットまたは電源コネクタから20mm以内に配置する必要があります。
- ✓共振を検出するフィルターを取り付けてエミッションを測定します。LCフィルターQはf0でピークを発生させ、特定の周波数でエミッションを悪化させる可能性があります。Q > 5 の場合は、ダンピング抵抗 (R は約 sqrt (L/C)/3) を追加します。
よくある間違い
- ✗電解コンデンサを使用すると、ESR (0.1～1オーム) とESL (5～20nH) によって高周波性能が制限されます。Ott当たり、メインフィルタにはX2フィルムコンデンサ (ESR <10mオーム) を、DCアプリケーションにはMLCCを使用してください。電解回路は 10 kHz 未満の大容量ストレージにのみ役立ちます。
- ✗余裕のない正確なCISPR制限値への設計 — 測定の不確かさは、プリコンプライアンスでは+/-6 dB、認定ラボでは+/-3 dBです。CISPR 16-4-2 に従い、製造ユニットが確実に合格するように最小マージンを 6 dB 加えてください。温度と経年変化により、さらに 2～3 dB の変動が生じます。
- ✗DMとCMの分離は無視してください。伝導性エミッションには両方の要素があり、LCフィルタはDMのみに対応します。オットごとに、電流プローブまたはCM/DMセパレータを使用してCMとDMを別々に測定します。完璧なDMフィルタがあっても、CMノイズにはCMCが必要です。
よくある質問
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