El cumplimiento de la compatibilidad electromagnética (EMC) suele ser el último obstáculo que los dispositivos electrónicos deben superar en el proceso de desarrollo. En el camino, a menudo se requieren cambios específicos del circuito y del diseño. Extienden los ciclos de desarrollo de productos y aumentan los costos. Por esta razón, Würth Elektronik ahora ofrece un nuevo Diseñador de filtros EMI como parte de la familia de herramientas REDEXPERT. Se puede utilizar para diseñar filtros EMC para señales de interferencia de modo diferencial conducido. Una aplicación típica es el filtro de entrada de los convertidores CC/CC, especialmente los reguladores de conmutación, que pueden generar muchas interferencias. De manera similar, se pueden calcular filtros para atenuar la interferencia de banda ancha en otras aplicaciones. El propósito del circuito de filtro es lograr una pérdida de inserción definida en un rango de frecuencia seleccionado. Esto se logra a una alta impedancia en el rango de frecuencia de interés con la máxima desadaptación posible entre la carga y la fuente. Aquí, la pérdida de inserción (a en la Ecuación 1) se define como la relación entre el voltaje sin filtrar y el mismo circuito con un filtro. Para filtros LC de segundo orden, la Ecuación 2 se aplica a la frecuencia de corte (fc). Sin embargo, la Ecuación 2 asume componentes ideales. La inductancia no tiene en cuenta la resistencia de los devanados ni la capacitancia entre los devanados, pero en el caso de los capacitores, tiene en cuenta la resistencia en serie equivalente (ESR) y la inductancia en serie equivalente (ESL).
Tabla de contenido
Diseñador de filtros EMI REDEXPERT
REDEXPERT EMI Filter Designer tiene en cuenta estos parásitos en un rango de frecuencia de hasta 30 MHz, por lo que la simulación refleja con mayor precisión el comportamiento eléctrico real del componente y las características del filtro hasta el cuarto orden. EMI Filter Designer determina la topología óptima como propuesta a partir de las variables de entrada tensión de funcionamiento, corriente, red de estabilización de impedancia de carga/línea, impedancia de interferencia, frecuencia de corte y atenuación a frecuencias definidas. Hay un total de seis topologías disponibles para filtros de segundo a cuarto orden: LC, CL, Pi (CLC), T (LCL), LC-LC y CL-CL. Después de elegir una topología, el software calcula los valores de los componentes discretos y simula la respuesta de frecuencia de la ganancia, la impedancia de entrada y la impedancia de salida del filtro. El resumen vuelve a mostrar los valores de entrada, el circuito, la lista de materiales, incluida la función de pedido, y la respuesta de frecuencia simulada. El cálculo de los valores de los componentes y la posterior selección automática se basan en las propiedades de Butterworth correspondientes a las ubicaciones de los polos.
Ejemplo del mundo real utilizando REDEXPERT Filter Designer
REDEXPERT EMI Filter Designer es una herramienta en línea disponible en www.we-online.com/filter-designer adecuada para diseñar filtros de entrada o salida como convertidores CA/CC o CC/CC. En la Figura 1 se muestra un convertidor de CC. El objetivo principal de la herramienta de filtro es calcular la atenuación de la señal limpia para parámetros de entrada definidos logrando la máxima falta de coincidencia de impedancia.
Figura 1: Filtro de entrada del convertidor CC/CC, aquí topología CL
Filtros de entrada asimétricos para convertidores CC/CC
Un buen diseño de filtro requiere las especificaciones de entrada más precisas posibles. Dado que un convertidor CC/CC real tiene un condensador a granel en paralelo con la impedancia de entrada en el lado de entrada, la ESR generalmente se usa como impedancia de entrada. Los valores de ESR suelen estar en el rango de 0,1 Ω a 1 Ω.
Por ejemplo, si se utiliza el WCAP-AS5H 865230557007 de Würth Elektronik como capacitor a granel, se obtiene un valor de ESR de 100 mΩ. Ahora, si queremos lograr una característica de filtro con una atenuación de 35 dB a 350 kHz, la herramienta recomienda un circuito CL (Figura 2) y determina los valores de los componentes como C1 = 47,0 µF y L1 = 240 nH. La Figura 3 también muestra la respuesta de frecuencia de la atenuación, la impedancia de entrada y la impedancia de salida.
referencia
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