KOKA022 march   2023

 

  1.   1
  2.   요약
  3.   상표
  4. 1 머리말
  5. 2 EMI 주파수 범위
  6. 3 고전력, 그리드 연결 애플리케이션을 위한 패시브 EMI 필터
  7. 4 액티브 EMI 필터
  8. 5 일반화된 AEF 회로
  9. 6 CM 액티브 필터 회로 선택
  10. 7 정전식 증폭의 개념
  11. 8 실용적인 AEF 구현
  12. 9 실용적인 결과
    1. 10.1 저전압 테스트
    2. 10.2 고전압 테스트
  13. 10요약
  14. 11참고 문헌

9.2 고전압 테스트

그림 9-4 및 그림 9-5는 고효율 GaN CCM 토템 폴 브리지리스 PFC(역률 보정) 레퍼런스 설계(그림 3-2에 표시된 TIDM-1007)의 전력계를 사용하는 TPSF12C1-Q1 단상 AEF IC로 측정된 CM EMI 성능을 보여줍니다. 이는 100kHz에서 스위칭하는 LMG3410 GaN 전원 디바이스가 있는 3.3kW 단상 브리지리스 PFC 컨버터[3]입니다.

GUID-20230223-SS0I-VPZS-TD9H-8TBQDGGXVQKV-low.png그림 9-4 TIDM-1007을 사용한 EMI 성능: 동일한 필터를 사용하여 AEF 비활성화 및 활성화
GUID-20230223-SS0I-QLXP-H4JF-VCF8N0GBDDZC-low.png그림 9-5 TIDM-1007을 사용한 EMI 성능: 대형 초크 패시브 필터와 소형 초크 AEF 설계 비교

그림 9-4에서 알 수 있듯이, AEF는 저주파 범위(150kHz - 3MHz)에서 최대 15~30dB의 CM 잡음 감쇠를 제공하므로, 그림 9-5에 표시된 것처럼 1 및 4mH 나노결정 초크를 사용하는 필터가 2개의 12mH 초크를 사용한 패시브 필터 설계로 등가 CM 감쇠 성능을 달성할 수 있습니다. 공정한 비교를 지원하기 위해 이러한 초크는 핵심 물질이 유사한 동일한 부품 제품군에서 파생됩니다(공급업체: Würth Elektronik). 또한 AEF 기반 설계의 더 작은 크기의 초크는 낮은 권선 내 기생 정전 용량을 고려할 때 10MHz 이상의 주파수에서 더 나은 감쇠를 제공합니다.

그림 9-6에서는 그림 9-5에 제시된 EMI 결과에 사용된 필터의 사진을 보여줍니다. 그림 9-7에 강조 표시된 대로 AEF를 사용하면 CM 초크의 박스 볼륨을 52% 줄일 수 있습니다.

GUID-20230314-SS0I-DKZM-CNBP-7JTNKVVJWN0J-low.svg그림 9-6 AEF로 크기 감소: 패시브 필터(a), 액티브 필터(b)
GUID-20230314-SS0I-PHFN-R93T-718VKKVJHC7M-low.svg 그림 9-7 AEF로 면적, 부피, 비용 및 무게 감소(a), 초크 크기 비교(b)

표 9-1에서는 그림 9-6에서 강조 표시된 CM 초크에 대해 적용 가능한 매개변수를 캡처합니다. AEF는 10ARMS에서 60%의 총 구리 손실 감소를 달성하며(PCU = 6 W – 2.36 W = 3.64 W, 온도 상승으로 인한 권선 저항 증가를 무시함), 이는 부품 작동 온도가 낮고 커패시터 수명이 향상됨을 의미합니다.

표 9-1 패시브 및 액티브 필터 구현을 위한 CM 초크 구성 요소 세부 정보
필터 CM 초크 부품 번호 수량 LCM(mH) RDCR(mΩ) fSRF(MHz) 크기 (L × W × H, mm) 질량(g) PCu(W)
패시브 7448051012 2 12 15 0.8 23 × 34 × 33 36 3.0
활성 7448041104 1 4 8.5 10 19 × 28 × 28 17 1.7
7448031501 1 1 3.3 40 17 × 23 × 25 10 0.66

그림 9-8은 CM 초크에 대한 임피던스 곡선을 제공하여 자기 공진 주파수가 더 높고 고주파 성능이 개선된 더 작은 크기의 부품을 강조합니다. 권선 내 커패시턴스가 낮기 때문에 고주파에서 CM 임피던스가 더 높은 예로, 30MHz에서 그리드 측 CM 초크의 임피던스는 150Ω에서 1.1kΩ으로 증가합니다(패시브 설계의 12mH에서 액티브 설계의 1mH로 이동하는 경우). 그림 9-8의 10MHz 및 30MHz에서 표시되는 × 및 o 마커는 패시브 및 액티브 설계의 각 임피던스를 나타냅니다. 액티브 설계를 위해 10MHz 이상으로 초크 임피던스가 높으면 그리드 측 Y 커패시터가 필요하지 않습니다.

GUID-20230223-SS0I-XXW7-7NSB-Z5MVQKXPSV6J-low.png 그림 9-8 패시브 설계(2 × 12MH) 및 액티브 설계(4MH 및 1MH)에서 선택한 CM 초크의 임피던스 특성

예상대로 3상 회로에서 수평으로 장착된 초크는 단상 설계에서 일반적으로 수직 장착된 초크에 비해 점유 면적이 훨씬 더 크게 감소할 수 있습니다.