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차동 모드 EMI 필터

SMPS 출력 필터링을 위한 차동 모드 LC EMI 필터를 설계합니다.

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공식

f₀ = 1/(2π√L_DM C_DM)

작동 방식

차동 모드 (DM) EMI 필터는 두 전력 컨덕터 (라인 및 중성) 에서 반대 방향으로 대칭적으로 흐르는 노이즈인 차동 모드 노이즈를 감쇠시키는 LC 저역 통과 필터입니다.SMPS 출력 필터에서는 스위칭 리플 전류로 인해 차동 모드 노이즈가 발생합니다.이 필터는 직렬 인덕터 L과 션트 커패시터 C: f= 1/ (2π√LC) 를 사용하며, 감쇠량 A는 f보다 높은 −40·log( f/f) dB입니다.에너지 전달 효율을 극대화하고 반사를 최소화하려면 특성 임피던스 Z= √ (L/C) 를 소스/부하 임피던스와 일치시켜야 합니다.CISPR 전도 방출의 경우 필터는 150kHz 이상에서 적절한 감쇠를 제공해야 합니다.SMPS 출력 리플 필터와 주전원 입력 EMI 필터 모두에 동일한 LC 구조가 사용됩니다.

계산 예제

문제: 50Ω 부하에 대해 코너 주파수가 50kHz인 차동 모드 필터를 설계하십시오.150kHz에서 어떤 감쇠를 제공하나요?
해결 방법:
1.L = 47μH이고 C = 0.47μF라고 가정해 보겠습니다.
2. f= 1/ (2π√ (47×10× 0.47×10)) = 1/ (2π × 4.70×10) = 1/ (2.95×10) = 33.8 킬로헤르츠
3.150 킬로헤르츠에서의 감쇠: 주파수 비율 = 150/33.8 = 4.44, A = −40·log( 4.44) = −40 × 0.647 = −25.9 데시벨
4.특성 임피던스: Z= √ (47×10/0.47×10) = √100 = 10 Ω
결과: 이 필터는 150kHz에서 특성 임피던스가 10Ω인 -26dB를 제공합니다.50Ω 시스템의 경우 33.8kHz에서의 공진 피킹을 방지하기 위해 댐핑을 추가해야 할 수 있습니다.

실용적인 팁

  • ✓최저 문제 주파수에서 40dB 이상의 감쇠가 필요한 경우 차동 모드 필터링에 π-필터 토폴로지 (C-L-C) 를 사용하십시오.
  • ✓작은 댐핑 저항 (R ≈ Z/5) 을 메인 필터 커패시터에 두 번째 커패시터와 직렬로 추가하여 공진 피킹을 방지합니다.
  • ✓필터를 설치한 후 전도 방출을 측정하여 특정 주파수에서 방출을 악화시키는 공진을 일으키지 않는지 확인합니다.

흔한 실수

  • ✗차동 모드 필터와 공통 모드 필터를 혼동하기 때문에 DM 필터는 L과 N 사이의 노이즈만 처리하고 L/N에서 PE 공통 모드 노이즈에는 CMC가 필요합니다.
  • ✗안전 인증 없이 C를 너무 크게 선택 — 전체 메인용 X2 커패시터는 IEC/UL 안전 등급을 받아야 합니다. 표준 세라믹 커패시터는 주전원에 안전하지 않습니다.
  • ✗직렬 인덕터의 포화 전류 무시 — SMPS 애플리케이션에서 인덕터는 포화 없이 최대 부하 전류와 피크 리플 전류를 처리해야 합니다.

자주 묻는 질문

DM 필터 (인덕터+ 커패시터) 는 동일한 전류와 반대 전류로 두 전력 컨덕터 사이에 나타나는 노이즈를 감쇠시킵니다.공통 모드 초크는 두 도체에서 동시에 같은 방향으로 흐르는 노이즈에 높은 임피던스를 제공합니다.완전한 전도 방출 억제를 위해서는 일반적으로 두 가지가 모두 필요합니다.
150kHz에서 시작하는 CISPR 전도 방출의 경우 필터 코너 주파수는 일반적으로 20—50kHz이며, 150kHz에서 20—30dB 감쇠를 제공합니다.정확한 값은 SMPS의 차동 모드 노이즈 수준에 따라 달라집니다.
네, 실제로 그렇게 하고 있습니다.공통 모드 초크는 작은 누설 인덕턴스만으로 차동 모드 전류를 통과시키면서 공통 모드 전류에 높은 임피던스를 제공합니다.누설 인덕턴스는 차동 모드 인덕터 역할을 하여 부분 DM 필터링을 제공합니다.많은 설계에서 CMC 누설 인덕턴스는 특정 DM 인덕턴스를 제공하도록 의도적으로 설계되었습니다.

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