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Filtro LC para Emissões Conduzidas

Projeta um filtro LC para os limites de emissões conduzidas CISPR 22/FCC calculando os valores L e C necessários.

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Fórmula

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

Como Funciona

As emissões conduzidas são correntes de ruído de alta frequência que fluem de volta pelo cabo de alimentação, potencialmente interferindo com outros equipamentos na mesma fonte. A CISPR 22 Classe B limita as emissões conduzidas entre 150 kHz e 30 MHz usando uma medição LISN (rede de estabilização de impedância de linha). O limite é normalmente 66 dBμV a 150 kHz, caindo para 56 dBμV a 500 kHz e, em seguida, plano a 60 dBμV a 30 MHz. Um filtro passa-baixa LC na entrada da rede elétrica fornece a atenuação necessária. Para um filtro de segunda ordem, a atenuação é A = 40·log․ (f/f․) dB, então a frequência de canto necessária é f․ = f/10^ (A/40). Os valores dos componentes necessários são C = √ (1/ ((2π f․) ² × Z_L)) e L = Z_L × C, onde Z_L é a referência de impedância (50 Ω para medições LISN).

Exemplo Resolvido

Problema: Um SMPS mostra uma emissão conduzida de 80 dBμV a 150 kHz. O limite CISPR 22 Classe B é 66 dBμV. Projete um filtro LC para atenuação de 14 dB a 150 kHz com uma referência de 50 Ω.
Solução:
1. Atenuação necessária: A = 80 − 66 = 14 dB
2. Adicionar margem: use 20 dB de atenuação total
3. Necessário f․: f․ = 150.000/10^ (20/40) = 150.000/10^0,5 = 150.000/3,162 = 47,4 kHz
4. Produto LC: LC = 1/ (2π × 47.400) ² = 1/ (8,86 × 10¹) = 1,13 × 10․ ¹
5. C = √ (1,13 × 10․ ¹ /50) = √ (2,26 × 10․ ³) = 475 nF ≈ 470 nF
6. L = 50 × 475 × 10․ = 23,75 μH ≈ 22 μH (valor padrão)
Resultado: Use um indutor de 22 μH e um capacitor de 470 nF para o filtro de emissões conduzidas. Verifique a classificação de corrente do indutor e a classificação de tensão da rede elétrica do capacitor.

Dicas Práticas

  • ✓Use um módulo de filtro EMI padrão pronto para uso — eles integram bloqueador de modo comum, capacitores X2 e capacitores Y1/Y2 em um pacote testado e certificado de segurança.
  • ✓Coloque o filtro EMI da rede elétrica no ponto de entrada do produto (conector de entrada de energia) antes de qualquer outro circuito para evitar que ruídos entrem na fiação interna do produto.
  • ✓Meça as emissões conduzidas com e sem o filtro em várias frequências — alguns filtros criam ressonâncias que pioram as emissões em determinadas frequências.

Erros Comuns

  • ✗Usando capacitores eletrolíticos para filtros de emissões conduzidas — eles têm desempenho insuficiente de alta frequência acima de 100 kHz; use capacitores de filme X2 (em toda a rede elétrica) classificados para redes elétricas AC.
  • ✗Dimensionar o filtro de acordo com o limite CISPR com exatidão — sempre adicione uma margem de 6 a 10 dB para considerar a variação da produção, a temperatura e a incerteza da medição.
  • ✗Ignorando o componente de modo diferencial — as emissões conduzidas têm componentes de modo comum e diferencial; o filtro LC tem como alvo o modo diferencial, enquanto um bloqueador de modo comum tem como alvo o modo comum.

Perguntas Frequentes

Os capacitores X são colocados na rede elétrica (linha a linha) e suprimem o ruído do modo diferencial; eles são classificados para alta tensão CA e devem apresentar falhas seguras (não podem causar curto-circuito para criar risco de choque). Os capacitores Y se conectam de linha ou neutro à terra/chassi; eles suprimem o ruído do modo comum e devem ter pouco vazamento de acordo com os padrões de segurança.
O padrão aplicável depende da categoria do produto e do mercado. Padrões comuns: CISPR 22/EN 55022 (agora CISPR 32/EN 55032) para equipamentos de TI, CISPR 11/EN 55011 para equipamentos industriais/científicos, CISPR 25 para componentes de veículos e FCC Parte 15 Classe B para produtos de consumo nos EUA.
Somente um bloqueador de modo comum suprime apenas o ruído do modo comum. Para obter total conformidade, você normalmente precisa de um bloqueador de modo comum e de capacitores X/Y para lidar com o ruído do modo comum e do modo diferencial. Um módulo de filtro EMI completo aborda ambos.

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