Filtros EMI ativos da TI para reduzir o tamanho dos projetos de fonte de alimentação

Hoje, os projetos eletrônicos são cada vez mais afetados pela interferência eletromagnética (EMI). À medida que os dispositivos se tornam menores e mais densos, eles experimentam maior EMI devido à proximidade entre o agressor e a vítima. Uma fonte provável de EMI são as fontes de alimentação de modo comutado, que são notoriamente barulhentas. Agora, com designs mais densos, o impacto dessas fontes de alimentação está se tornando mais pronunciado.

Para ajudar a resolver esses problemas de EMI, a Texas Instruments lançou dois novos ICs de filtro EMI ativos esta semana, os quais permitem designs EMI menores e mais leves. Neste artigo, falaremos sobre fontes chaveadas como fonte de EMI, filtros EMI ativos e as novas soluções da Texas Instruments.

Os problemas de EMI decorrem de correntes e tensões que mudam rapidamente dentro de um circuito eletrônico. Especificamente, a corrente de pico e a tensão de pico causada por dv/dt e di/dt durante a operação do sistema levam a campos magnéticos e elétricos induzidos, que podem ser conduzidos ou irradiados e interferir em traços ou dispositivos eletrônicos próximos.

Com base nesse entendimento, fica claro por que as fontes de alimentação comutadas são uma fonte tão forte de EMI.

As fontes de alimentação de modo comutado operam na ativação e desativação rápida de um transistor para manipular a corrente através de um indutor. Ao ligar e desligar esse transistor de forma criteriosa e rápida, o circuito explora os campos magnéticos em expansão e em colapso no indutor, permitindo que as fontes de alimentação de modo comutado reduzam ou aumentem uma tensão de entrada para uma saída bem regulada.

No entanto, esta ação rápida de LIGAR e DESLIGAR da fonte de alimentação gera grandes correntes descontínuas no sistema. A comutação de alta velocidade e frequentemente de alta corrente resulta em emissões irradiadas e conduzidas devido às correntes de carga no sistema e à ondulação de tensão na saída do sistema.

Uma maneira de minimizar o impacto da EMI nas fontes de alimentação de modo comutado é usar filtros EMI ativos (AEFs).

Ao contrário dos filtros EMI passivos, que usam indutores e capacitores para criar uma incompatibilidade de impedância no caminho da corrente EMI, os filtros EMI ativos visam a detecção de ruído na fonte de alimentação e produzem ruído complementar para cancelar os efeitos gerais de EMI. Para fazer isso, os AEFs consistem em um amplificador de detecção em uma topologia de realimentação negativa com uma série de componentes de compensação e amortecimento na cadeia de realimentação. Juntos, esses componentes detectam a tensão de ruído, amplificam-na e injetam uma corrente de cancelamento no sistema.

Devido à sua natureza ativa, os AEFs fornecem desempenho excepcional e reduzem significativamente a área e o volume em comparação com os filtros passivos. Na verdade, em comparação com um filtro passivo tradicional, os AEFs podem resultar em uma área quase 50% menor e 75% menos volume do que as soluções passivas.

Esta semana, a Texas Instruments lançou dois novos ICs de filtro EMI ativo autônomo projetados para permitir a filtragem pequena e leve de EMI causada por fontes de alimentação de modo comutado.

Dois destaques da nova família são o TPSF12C1-Q1 e o TPSF12C3-Q1 para aplicações automotivas. Excepcionalmente, os ICs desta família integram totalmente os estágios de detecção, filtragem, ganho e injeção, bem como circuitos de compensação e proteção, em um único pacote. Esses recursos, combinados com a amplificação capacitiva dos AEFs, permitiram que a TI reduzisse significativamente o tamanho dos filtros EMI. A TI afirma ter uma redução de até 80% nos valores de indutância de estrangulamento de modo comum.

A empresa espera que esses novos produtos ajudem a possibilitar implementações de filtragem EMI com maior economia de espaço e custo para um futuro de veículos e eletrônicos mais leves.