Comment choisir une self de mode commun pour l'électronique de puissance

Ces grosses bobines dans les unités d'alimentation font plus que simplement augmenter ou diminuer la tension/le courant à partir des valeurs de ligne. Il en va de même pour les unités d'alimentation/gestion qui prennent l'énergie des batteries ou d'autres sources de courant continu. La filtration EMI n'est qu'un aspect de la fourniture d'une alimentation propre aux composants en aval et de la prévention des problèmes d'intégrité du signal dus à un EMI conduit puissant.

Lorsque vous avez besoin de placer un filtre EMI sur les lignes d'alimentation dans votre système d'énergie, vous pouvez utiliser une self de mode commun pour supprimer l'EMI conduit de mode commun dans votre système. Les selfs de mode commun ont d'autres utilisations en dehors de la filtration de puissance car elles peuvent également filtrer tout courant de mode commun induit par l'EMI rayonné. Nous présenterons quelques directives pour travailler avec des systèmes d'alimentation, ces directives peuvent s'appliquer chaque fois que vous avez besoin de sélectionner une self de mode commun pour la filtration EMI.

Filtration EMI avec une Self de Mode Commun

Lors de la connexion d'un système d'alimentation aux lignes AC, le bruit peut pénétrer dans le système sous forme d'EMI conduit et interférer avec le fonctionnement correct de l'électronique de puissance et des composants auxquels ces systèmes fournissent de l'énergie. Les selfs de mode commun tirent parti de l'induction magnétique pour annuler le bruit de mode commun sur les lignes d'entrée d'énergie dans un système de régulation, de conditionnement ou de conversion d'énergie. Il y a quelques spécifications de base qui devraient être vérifiées dans les fiches techniques lors de la recherche d'une self de mode commun :

• Résistance DC. Les bobines auront une certaine résistance DC due à l'épaisseur et à la longueur du fil. Pour les applications en électronique de puissance, cela devrait être aussi bas que possible pour éviter la perte de puissance et l'excès de chaleur dissipée dans les bobines. 

• Tensions et courants nominaux. Ces caractéristiques électriques ne doivent pas être dépassées dans votre application particulière. Notez que le courant nominal a tendance à évoluer avec la résistance DC car des bobines plus épaisses peuvent gérer un courant plus important sans devenir trop chaudes. 

• Atténuation de mode commun. Cela vous indique comment le mode commun est atténué à différentes fréquences. Notez qu'une self de mode commun idéale aura un spectre d'atténuation linéaire ; ce n'est pas le cas avec les selfs réelles. La capacité parasite de bobinage de la self créera un pic de résonance dans le spectre d'atténuation. 

• Capacité de bobinage. Certaines selfs de mode commun spécifieront cette valeur, mais vous ne la trouverez pas toujours dans les fiches techniques. Une capacité de bobinage plus petite est souhaitable pour les conceptions à haute vitesse car vous voulez éviter que le bruit des courants de retour à proximité se couple en mode commun à la sortie de la self. 

• Notations ESD. Lorsque ces selfs sont utilisées dans des systèmes à haute tension, alors les notations ESD deviennent importantes pour la sécurité. Il est également utile de vérifier la conformité aux normes (les normes UL et IEC sont courantes pour les produits à haute tension/télécom/industriels).

Selfs de Mode Commun pour Systèmes de Haute Puissance

Les selfs pour les systèmes à haute tension/courant sont normalement emballées de la même manière que les grosses inductances, et elles fonctionnent tout comme des filtres passe-bas. Les points mentionnés ci-dessus s'appliquent également aux selfs en mode différentiel, et aux selfs intégrées dans les CI. Ces selfs sont souvent présentées en réseaux et sont conçues pour des applications à large bande passante comme les caméras à haute vitesse (par exemple, HDMI ou MIPI), LVDS, ou des applications similaires nécessitant une filtration à la limite de bande.

Pour les systèmes de haute puissance, vous ne trouverez pas ces types de boîtiers ; les selfs en mode commun pour les applications de haute puissance sont fabriquées à partir de gros ferrites ou de matériaux ferromagnétiques avec de grandes bobines de cuivre. Voici quelques exemples d'options de selfs en mode commun que vous trouverez sur le marché :

Schaffner, RB6122-50-0M3

La self en mode commun RB6122-50-0M3 de Schaffner est idéale pour les systèmes d'alimentation AC à haute tension (classée jusqu'à 600 V AC) ou les systèmes DC à haute tension (classée jusqu'à 1000 V DC), tels que les installations photovoltaïques ou les banques de batteries. La conception à bobine ouverte permet un refroidissement par convection le long des bobines et assure une capacité de bobinage relativement faible. Ces bobines sont classées jusqu'à 50 A à 60 °C à une fréquence de fonctionnement allant jusqu'à 400 Hz. La conception ouverte et la faible capacité de bobinage placent la résonance d'atténuation pour ces bobines à ~500 kHz. Quelques courbes de résonance typiques pour les composants des séries RB6XXX et RB5XXX sont montrées ci-dessous.

Courbes de résonance d'atténuation pour d'autres selfs en mode commun de Schaffner. Extrait du datasheet RB6122-50-0M3.

Bourns, 7105

Cette bobine de self en mode commun de 4.25 mH de Bourns est classée pour un courant DC allant jusqu'à 1 A avec une force diélectrique AC RMS de 3750. Ce composant est excellent pour la filtration d'entrée avec des convertisseurs de puissance à haute tension. D'autres selfs de la série 71XX de Bourns fournissent jusqu'à 50 mH d'inductance (7121, 2 A courant max.), ou jusqu'à 10 A courant max. (7124, 3 mH d'inductance). Ces selfs en mode commun à traversant ont un profil bas avec jusqu'à 1 po par 1 po de section transversale lorsqu'elles sont montées sur un PCB.

Schurter, DLFL-0147-25D2

La self en mode commun DLFL-0147-25D2 de Schurter est une self en mode commun toroïdale en poudre de fer avec une tension nominale allant jusqu'à 440 V AC @ 50 Hz. Le courant maximal (45 A à 25 °C) a une dégradation sensible comme montré ci-dessous et ne devrait pas être utilisé à des températures excessivement élevées. Malgré la dégradation sensible, elle fournit une tension d'isolation efficace de 2 kV et est conforme à la catégorie climatique IEC 60068-1 25/100/21. Ce composant fonctionne mieux lorsqu'il est monté au plus près de la source de toute EMI conduite dans un circuit, bien qu'il puisse encore être utilisé pour la filtration de ligne à un courant modéré.

Courbe de déclassement pour le choke de mode commun DLFL-0147-25D2 de Schurter. Tiré de la fiche technique du DLFL-0147-25D2.

Autres composants pour la gestion de l'énergie

Même après avoir sélectionné des composants de choke de mode commun et d'autres filtres pour votre système, vous aurez probablement besoin d'une gamme de composants pour gérer la distribution d'énergie dans votre alimentation. Voici quelques autres composants couramment nécessaires pour les systèmes à haute tension/courant :

• Diodes TVS ou autres composants de protection contre les surtensions

• Inducteurs pour utilisation dans les circuits PFC et les étages régulateurs

• Amplificateurs et contrôleurs de mesure de courant

Il existe de nombreux composants que vous pouvez utiliser pour construire un filtre passe-bas pour les alimentations et les systèmes de gestion de l'énergie, et les bobines de choke de mode commun sont une option pour la filtration des EMI. Lorsque vous avez besoin de ces composants ou d'autres pour votre prochain système, utilisez les fonctionnalités de recherche avancée et de filtrage sur Octopart lorsque vous avez besoin d'une solution complète pour l'approvisionnement en électronique. Jetez un œil à notre page sur les circuits intégrés de gestion de l'énergie pour trouver d'autres composants dont vous aurez besoin pour l'électronique de puissance.

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