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EMC

전도성 방출 LC 필터

CISPR 22/FCC 전도성 배출 규정 준수를 위한 LC 필터를 설계하십시오.목표 감쇠에 필요한 인덕터 및 커패시터 값을 계산합니다.

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공식

f0=f/10(A/40),L=Z√(1/(2πf0)2/Z)f₀ = f / 10^(A/40), L = Z√(1/(2πf₀)²/Z)

작동 방식

전도성 방출 필터 계산기는 전원 공급 장치, 모터 드라이브 및 AC 주전원 또는 DC 전원 버스에 연결된 모든 제품에 필수적인 CISPR 32/22 준수를 위한 LC 필터를 설계합니다.EMC 엔지니어들은 이를 사용하여 스위칭 노이즈를 규정 한계 (150kHz ~ 30MHz 범위의 66-56dBUV) 보다 20-40dB 낮은 수준으로 억제합니다.

헨리 오트의 'EMC 엔지니어링'과 CISPR 32에 따르면 150kHz ~ 30MHz의 50옴 임피던스를 제공하는 LISN (라인 임피던스 안정화 네트워크) 을 사용하여 전도 방출을 측정합니다.배출량은 공통 모드 (CM: 지구 대비 위상의 L 및 N) 와 차동 모드 (DM: N과 반대인 L) 로 나타납니다.일반적인 SMPS는 70-90dBuV의 배출량을 내며, 클래스 B 제한은 66dBuV (150-500kHz), 56dBuV (0.5-5MHz), 60dBuV (5-30MHz) 입니다.

2차 LC 필터는 컷오프 f0 = 1/ (2 x pi x sqrt (L x C)) 보다 높은 A = 40 x log10 (f/f0) dB 감쇠를 제공합니다.150kHz에서 20dB의 경우 f0 = 150/10^0.5 = 47kHz입니다.측정 불확실성 (일반적으로 사전 컴플라이언스의 경우 +/-6dB) 과 생산 변동을 고려하면 Ott당 설계 마진은 6-10dB여야 합니다.

X 커패시터 (L-N에 걸쳐) 는 차동 모드 노이즈를 필터링하고 Y 커패시터 (L/N에서 접지까지) 는 공통 모드 노이즈를 필터링합니다.클래스 I 장비의 경우 IEC 60950/62368에 따라 Y 커패시터의 총 누설 전류는 3.5mA 미만이어야 합니다. 즉, 50Hz 주전원에서 Y 커패시턴스를 약 4.7nF로 제한할 수 있습니다.이러한 누설 제약으로 인해 커먼 모드 필터링은 차동 모드보다 어렵습니다.

계산 예제

문제: 사전 컴플라이언스 스캔을 통해 200kHz에서 82 dBUV DM 방출이 있는 SMPS가 나타납니다.CISPR 32 클래스 B용 필터를 설계하십시오 (200kHz에서 66dBuV로 제한).50옴 LISN을 가정해 보겠습니다.

오트별 솔루션: 1.필수 감쇠량: 82 - 66 = 16dB, 플러스 200kHz에서 6dB 마진 = 22dB 2.2차 필터: A = 40 x log10 (f/f0), 22 = 40 x log10 (200/f0) 3.해결: f0 = 200/10^0.55 = 56 킬로헤르츠 4.50옴 매치의 컴포넌트 값: L = 50/ (2 x pi x 56000) = 142uH, 150h 사용 5.C = 1/ (2 x pi x 56000 x 50) = 57nF, 68nF X2 커패시터 사용 6.확인: f0 = 1/ (2 x pi x sqrt (150e-6 x 68e-9)) = 50kHz, 200kHz에서의 A = 40 x log10 (200/50) = 24 데시벨 7.인덕터: 150h, i_sat > 3A (마진이 2배인 1A 부하의 경우), DCR < 0.2옴 8.커패시터: 68nF X2 안전 등급, 230V 메인용 275VAC

BOM: DM 인덕터 (전력 744771115, 150uH/4a), X2 커패시터 (EPCOS B32922, 68nF/275VAC).비용: 약 1.50달러.

실용적인 팁

  • ✓안전 인증을 받은 X/Y 커패시터, CMC를 포함하고 UL/IEC 누설 제한을 충족하는 상용 EMI 필터 모듈을 사용하십시오.맞춤형 설계에는 안전 인증 (6~12개월 지연) 이 필요합니다.모듈 비용: 5~20달러.
  • ✓내부 배선보다 먼저 전원 입구에 필터를 배치하십시오. 내부 와이어의 노이즈가 필터를 지나 다시 결합될 수 있습니다.Ott의 경우 필터는 IEC 입구 또는 전원 커넥터에서 20mm 이내에 있어야 합니다.
  • ✓필터를 설치하여 공진을 감지하여 배출량을 측정합니다. LC 필터 Q는 f0에서 피크를 발생시켜 특정 주파수에서 배출량을 악화시킬 수 있습니다.Q > 5인 경우 댐핑 저항 (R 약 sqrt (L/C) /3) 을 추가하십시오.

흔한 실수

  • ✗전해 커패시터 사용 — ESR (0.1-1옴) 및 ESL (5-20nH) 은 HF 성능을 제한합니다.Ott의 경우 메인 필터에는 X2 필름 커패시터 (ESR <10mohm) 를 사용하고 DC 애플리케이션에는 MLCC를 사용하십시오.전해질은 10kHz 미만의 대량 저장에만 유용합니다.
  • ✗한계 없이 정확한 CISPR 한계까지 설계 — 측정 불확도는 사전 규정 준수의 경우 +/-6dB, 공인 실험실의 경우 +/-3 dB입니다.CISPR 16-4-2에 따라 생산 단위가 통과할 수 있도록 최소 6dB의 마진을 추가하십시오.온도와 노화로 인해 2-3dB 변동이 더 늘어납니다.
  • ✗DM과 CM 분리 무시 — 전도성 방출에는 두 가지 구성 요소가 모두 포함되며 LC 필터는 DM만 처리합니다.Ott에서는 전류 프로브 또는 CM/DM 분리기를 사용하여 CM과 DM을 별도로 측정합니다.완벽한 DM 필터를 사용하더라도 CM 노이즈를 처리하려면 CMC가 필요합니다.

자주 묻는 질문

IEC 60384-14에 따라: X 커패시터는 L을 N (차동 모드 필터링) 에 연결하고 정격은 275-400VAC이며 페일 세이프 오프닝입니다.X2 클래스는 소비자 제품에 가장 일반적으로 사용됩니다.Y 커패시터는 L 또는 N을 접지/섀시에 연결 (공통 모드 필터링) 하며, 누설 전류를 IEC 60950/62368당 3.5mA 미만으로 유지하기 위해 총 4.7nF 미만으로 제한됩니다.이중 절연의 경우 Y1 등급, 기본 절연의 경우 Y2 등급.
제품 범주 및 시장에 따라 다릅니다.CISPR 32/EN 55032: IT/멀티미디어 장비.CISPR 11/EN 55011: 산업/과학/의료.CISPR 25: 자동차 부품.FCC 파트 15 클래스 B: 미국의 소비재.의료 기기: IEC 60601-1-2 (CISPR 11 참조).모두 유사한 한계 (66-56 dBuV) 및 LISN 측정 방법을 사용합니다.
아니요 — CMC는 공통 모드 노이즈만 처리합니다.Ott에 따르면 일반적인 SMPS는 CM과 DM 노이즈를 모두 생성합니다. DM은 낮은 주파수 (150-500kHz) 에서 우세하고 CM은 높은 주파수 (1~30MHz) 에서 주로 발생합니다.전체 필터에는 CM용 CMC와 DM용 X-커패시터가 필요합니다.Y-커패시터는 CMC 인덕턴스가 바이패스되는 고주파에서 CM 필터링을 보완합니다.
CISPR 16-1-2에 따름: (1) LISN과 스펙트럼 분석기 사이에 CM/DM 분리기 네트워크를 사용합니다. (2) 전류 프로브 사용 — CM은 L과 N 전류의 합으로 나타나고 DM은 차이로 나타납니다. (3) X 커패시터를 추가하면 방출을 줄이면 DM이 우세하고 CMC를 추가하면 방출이 우세합니다.대부분의 제품에는 이 두 가지가 모두 있습니다. 즉, 각 필터링 요소를 별도로 테스트하십시오.
워스/코일크래프트 가이드라인에 따른 연속 작동 시 I_sat > RMS 부하 전류 2배펄스 부하 (모터 드라이브, SMPS 시동) 의 경우 i_SAT > 피크 전류포화 상태에서는 50~ 80% 의 인덕턴스 강하가 발생하여 필터 f0이 위쪽으로 이동하고 감쇠가 10-20dB 감소합니다.i_SAT에서는 인덕턴스가 공칭 값의 약 70% 까지 떨어집니다. i_SAT 등급에서 1.5배 마진을 선택하십시오.

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