TI的有源EMI滤波器可大幅降低电源设计的尺寸

如今，电子设计越来越受到电磁干扰（EMI）的影响。随着设备变得越来越小、越来越密集，由于攻击者和受害者之间的距离很近，它们会经历更大的EMI。EMI的一个可能来源是开关电源，这种电源的噪音是出了名的。现在，随着设计越来越密集，这些电源的影响越来越明显。

为了帮助解决此类EMI问题，德州仪器公司本周发布了两款新的有源EMI滤波器IC，这两款IC都能够实现更小、更轻的EMI设计。在本文中，我们将讨论作为EMI源的开关模式电源、有源EMI滤波器以及德州仪器的新解决方案。

 

TI相信其独立的有源EMI滤波器IC可以支持高密度电源设计。图片由德州仪器公司提供

 

开关电源中的EMI

EMI问题源于电子电路中快速变化的电流和电压。具体而言，系统运行过程中由dv/dt和di/dt引起的浪涌电流和峰值电压会导致感应磁场和电场，这些磁场和电场可以传导或辐射，并干扰附近的迹线或电子设备。

基于这一理解，很清楚为什么开关电源是如此强大的EMI源。

 

升压电路拓扑

 

开关模式电源通过晶体管的快速导通和截止来控制通过电感器的电流。通过明智而快速地打开和关闭晶体管，该电路利用电感器上膨胀和收缩的磁场，允许开关模式电源对输入电压进行降压或升压，以获得调节良好的输出。

然而，电源的这种快速接通和断开动作在系统中产生大的不连续电流。由于系统中的充电电流和系统输出上的电压纹波，高速且经常是高电流的开关会导致辐射和传导发射。

 

有源EMI滤波器（AEF）

将EMI对开关模式电源的影响降至最低的一种方法是使用有源EMI滤波器（AEF）。

 

AEF实施。图片由德州仪器公司提供

 

与使用电感器和电容器在EMI电流路径中产生阻抗失配的无源EMI滤波器不同，有源EMI滤波器以电源中的感测噪声为目标，并产生互补噪声以抵消整体EMI效应。为此，AEF由负反馈拓扑中的传感放大器组成，反馈链中有一系列补偿和阻尼组件。这些组件一起感应噪声电压，将其放大，并将消除电流注入系统。

由于其有源特性，与无源滤波器相比，AEF提供了卓越的性能，并显著减少了面积和体积。事实上，与传统的无源滤波器相比，AEF可以使无源解决方案的面积减少近50%，体积减少75%。

 

TI发布“业界首款”独立有源EMI滤波器

本周，德州仪器公司发布了两款新的独立有源EMI滤波器IC，旨在实现对开关电源引起的EMI的小而轻的滤波。

 

使用TPSF12C1-Q1的简化示意图。图片由德州仪器公司提供

 

新系列的两大亮点是用于汽车应用的TPSF12C1-Q1和TPSF12C3-Q1。独特的是，该系列的IC将传感、滤波、增益和注入级以及补偿和保护电路完全集成到一个封装中。这些功能与AEF的电容放大相结合，使TI能够显著减小EMI滤波器的尺寸。TI声称共模扼流圈电感值降低了80%。

该公司希望这些新产品将有助于实现更具空间和成本效益的EMI滤波，以实现未来更轻量化的汽车和电子产品。