TI發(fā)布先進(jìn)獨(dú)立式有源EMI濾波器IC，推動(dòng)高密度電源設(shè)計(jì)發(fā)展
電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）現(xiàn)在的電源設(shè)計(jì)中面臨著不少挑戰(zhàn)，如何降低EMI、如何提高功率密度、如何降低電流消耗、如何降低噪聲等等挑戰(zhàn)都在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中影響著電源整體的性能表現(xiàn)。
更低的EMI能夠最大限度地減少對其他系統(tǒng)組件的干擾，并簡化工程師的設(shè)計(jì)和質(zhì)量評估流程。更高的功率密度則可以實(shí)現(xiàn)更多系統(tǒng)功能，同時(shí)降低系統(tǒng)成本。降低EMI并提高功率密度這二者一直是電源管理設(shè)計(jì)中很明確的方向。
隨著汽車、工業(yè)、HVAC等應(yīng)用里電氣系統(tǒng)變得愈發(fā)密集，互連程度大幅提高，緩解電磁干擾EMI已成為工程師在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的一項(xiàng)關(guān)鍵考量，其設(shè)計(jì)的重要性不言而喻。設(shè)計(jì)緊湊、高效的EMI輸入濾波器是高密度開關(guān)穩(wěn)壓器面臨的主要挑戰(zhàn)之一，對于在汽車、企業(yè)、航空航天等其他高度受限系統(tǒng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)電氣化的優(yōu)勢至關(guān)重要。
得益于德州儀器（TI）研發(fā)實(shí)驗(yàn)室Kilby Labs針對新概念和突破性想法的創(chuàng)新開發(fā)，德州儀器在2023年3月28日發(fā)布了獨(dú)立式有源EMI濾波器IC產(chǎn)品新系列。新系列的獨(dú)立式有源 EMI濾波器IC TPSF12C1/-Q1和TPSF12C3/-Q1可以在單相和三相交流電源系統(tǒng)中檢測和消除高達(dá)30dB的共模 EMI（頻率范圍為100kHz至3MHz）。工程師可以以此設(shè)計(jì)更小、更輕量和更經(jīng)濟(jì)適用的解決方案，同時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)性能、效率和可靠性。
圖源：TI，下同
獨(dú)立式有源EMI濾波器IC，顯著縮減尺寸提升可靠性
有源濾波器和無源濾波器一直是電路設(shè)計(jì)中?？停咭步?jīng)常拿來對比。無源濾波器由LC等被動(dòng)元件組成，能提供被動(dòng)式諧波電流旁路通道。有源濾波器之顧名思義需要提供電源用以補(bǔ)償主電路的諧波，可以克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。
有源濾波器電路設(shè)計(jì)一般比較復(fù)雜，但是能應(yīng)用于信號處理要求非常高的場合。此次TI發(fā)布的獨(dú)立式有源EMI濾波器IC，與純無源濾波器解決方案相比，能夠使設(shè)計(jì)人員將扼流圈的尺寸減小50%，并滿足嚴(yán)苛的EMI要求。
無源濾波器的體積一直是限制系統(tǒng)功率密度提高的一大因素，獨(dú)立式有源EMI濾波器IC在尺寸上的大幅縮減，使得電源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更緊湊的濾波器設(shè)計(jì)，顯著提高了設(shè)計(jì)的功率密度。
另一方面，支持采用更小的扼流圈也意味著產(chǎn)生的熱量也會(huì)進(jìn)一步減少，這對于系統(tǒng)可靠性的提高也很有幫助。
共模EMI大幅衰減，提升系統(tǒng)性能
有源濾波器抵消干擾的方法與無源濾波器不同，有源濾波AEF電路使用有源器件來感知DM或CM電壓/電流干擾，并注入直接相反的信號來抵消噪聲干擾。這種辦法基于等幅和相反相位信號的疊加定理，注入的電壓或電流理論上可以完全抵消電磁干擾源的入射噪聲。
此次發(fā)布的獨(dú)立式有源 EMI濾波器IC可以在單相和三相交流電源系統(tǒng)中檢測和消除高達(dá)30dB的共模EMI（頻率范圍為100kHz至3MHz），在交流/直流電源、車載充電器、服務(wù)器、UPS 和其他以共模噪聲為主的類似系統(tǒng)中可以顯著提高設(shè)計(jì)的性能。
根據(jù)官方資料，獨(dú)立式有源 EMI濾波器IC系列可以滿足 CISPR 11、CISPR 32 和 CISPR 25 EMI 要求，同時(shí)滿足IEC 61000-4-5浪涌抗擾度要求，能夠減少對瞬態(tài)電壓抑制TVS二極管等外部保護(hù)元件的需求。
小結(jié)
本次推出的獨(dú)立式有源EMI濾波器IC在共模EMI上的大幅衰減、可靠性上的大幅提升以及功率密度上的提高，將進(jìn)一步推動(dòng)高密度電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展。
德州儀器開關(guān)穩(wěn)壓器業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Carsten Oppitz在發(fā)布會(huì)上表示：“德州儀器持續(xù)推動(dòng)電源創(chuàng)新，從而以具有成本效益的方式應(yīng)對 EMI 設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。我們相信，新的獨(dú)立式有源 EMI 濾波器 IC 產(chǎn)品組合將進(jìn)一步助力工程師解決他們所面臨的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，并大幅提高汽車、企業(yè)、航空航天和工業(yè)應(yīng)用中的性能和功率密度?！?br />
更低的EMI能夠最大限度地減少對其他系統(tǒng)組件的干擾，并簡化工程師的設(shè)計(jì)和質(zhì)量評估流程。更高的功率密度則可以實(shí)現(xiàn)更多系統(tǒng)功能，同時(shí)降低系統(tǒng)成本。降低EMI并提高功率密度這二者一直是電源管理設(shè)計(jì)中很明確的方向。
隨著汽車、工業(yè)、HVAC等應(yīng)用里電氣系統(tǒng)變得愈發(fā)密集，互連程度大幅提高，緩解電磁干擾EMI已成為工程師在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的一項(xiàng)關(guān)鍵考量，其設(shè)計(jì)的重要性不言而喻。設(shè)計(jì)緊湊、高效的EMI輸入濾波器是高密度開關(guān)穩(wěn)壓器面臨的主要挑戰(zhàn)之一，對于在汽車、企業(yè)、航空航天等其他高度受限系統(tǒng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)電氣化的優(yōu)勢至關(guān)重要。
得益于德州儀器（TI）研發(fā)實(shí)驗(yàn)室Kilby Labs針對新概念和突破性想法的創(chuàng)新開發(fā)，德州儀器在2023年3月28日發(fā)布了獨(dú)立式有源EMI濾波器IC產(chǎn)品新系列。新系列的獨(dú)立式有源 EMI濾波器IC TPSF12C1/-Q1和TPSF12C3/-Q1可以在單相和三相交流電源系統(tǒng)中檢測和消除高達(dá)30dB的共模 EMI（頻率范圍為100kHz至3MHz）。工程師可以以此設(shè)計(jì)更小、更輕量和更經(jīng)濟(jì)適用的解決方案，同時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)性能、效率和可靠性。
圖源：TI，下同
獨(dú)立式有源EMI濾波器IC，顯著縮減尺寸提升可靠性
有源濾波器和無源濾波器一直是電路設(shè)計(jì)中?？停咭步?jīng)常拿來對比。無源濾波器由LC等被動(dòng)元件組成，能提供被動(dòng)式諧波電流旁路通道。有源濾波器之顧名思義需要提供電源用以補(bǔ)償主電路的諧波，可以克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。
有源濾波器電路設(shè)計(jì)一般比較復(fù)雜，但是能應(yīng)用于信號處理要求非常高的場合。此次TI發(fā)布的獨(dú)立式有源EMI濾波器IC，與純無源濾波器解決方案相比，能夠使設(shè)計(jì)人員將扼流圈的尺寸減小50%，并滿足嚴(yán)苛的EMI要求。
無源濾波器的體積一直是限制系統(tǒng)功率密度提高的一大因素，獨(dú)立式有源EMI濾波器IC在尺寸上的大幅縮減，使得電源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更緊湊的濾波器設(shè)計(jì)，顯著提高了設(shè)計(jì)的功率密度。
另一方面，支持采用更小的扼流圈也意味著產(chǎn)生的熱量也會(huì)進(jìn)一步減少，這對于系統(tǒng)可靠性的提高也很有幫助。
共模EMI大幅衰減，提升系統(tǒng)性能
有源濾波器抵消干擾的方法與無源濾波器不同，有源濾波AEF電路使用有源器件來感知DM或CM電壓/電流干擾，并注入直接相反的信號來抵消噪聲干擾。這種辦法基于等幅和相反相位信號的疊加定理，注入的電壓或電流理論上可以完全抵消電磁干擾源的入射噪聲。
此次發(fā)布的獨(dú)立式有源 EMI濾波器IC可以在單相和三相交流電源系統(tǒng)中檢測和消除高達(dá)30dB的共模EMI（頻率范圍為100kHz至3MHz），在交流/直流電源、車載充電器、服務(wù)器、UPS 和其他以共模噪聲為主的類似系統(tǒng)中可以顯著提高設(shè)計(jì)的性能。
根據(jù)官方資料，獨(dú)立式有源 EMI濾波器IC系列可以滿足 CISPR 11、CISPR 32 和 CISPR 25 EMI 要求，同時(shí)滿足IEC 61000-4-5浪涌抗擾度要求，能夠減少對瞬態(tài)電壓抑制TVS二極管等外部保護(hù)元件的需求。
小結(jié)
本次推出的獨(dú)立式有源EMI濾波器IC在共模EMI上的大幅衰減、可靠性上的大幅提升以及功率密度上的提高，將進(jìn)一步推動(dòng)高密度電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展。
德州儀器開關(guān)穩(wěn)壓器業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Carsten Oppitz在發(fā)布會(huì)上表示：“德州儀器持續(xù)推動(dòng)電源創(chuàng)新，從而以具有成本效益的方式應(yīng)對 EMI 設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。我們相信，新的獨(dú)立式有源 EMI 濾波器 IC 產(chǎn)品組合將進(jìn)一步助力工程師解決他們所面臨的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，并大幅提高汽車、企業(yè)、航空航天和工業(yè)應(yīng)用中的性能和功率密度?！?br />
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