Come Selezionare un Induttore di Modalità Comune per l'Elettronica di Potenza

Quei grandi avvolgimenti nelle unità di alimentazione fanno più che semplicemente aumentare o diminuire la tensione/corrente dai valori di linea. Lo stesso si può dire per le unità di alimentazione/gestione che prendono energia da batterie o altre fonti DC. La filtrazione EMI è solo un aspetto del fornire energia pulita ai componenti a valle e prevenire problemi di integrità del segnale a causa di forti EMI condotti.

Quando hai bisogno di posizionare un filtro EMI sulle linee di alimentazione nel tuo sistema di potenza, puoi usare un induttore a modo comune per sopprimere l'EMI condotto a modo comune nel tuo sistema. Gli induttori a modo comune hanno altri usi oltre alla filtrazione di potenza poiché possono anche filtrare qualsiasi corrente a modo comune indotta da EMI irradiati. Presenteremo alcune linee guida per lavorare con sistemi di potenza, queste linee guida possono applicarsi ogni volta che hai bisogno di selezionare un induttore a modo comune per la filtrazione EMI.

Filtrazione EMI con un Induttore a Modo Comune

Quando si collega un sistema di potenza alle linee AC, il rumore può passare nel sistema come EMI condotto e interferire con il corretto funzionamento dell'elettronica di potenza e dei componenti a cui questi sistemi forniscono energia. Gli induttori a modo comune sfruttano l'induzione magnetica per annullare il rumore a modo comune sulle linee di alimentazione in ingresso in un sistema di regolazione, condizionamento o conversione della potenza. Ci sono alcune specifiche di base che dovrebbero essere controllate nei datasheet quando si cerca un induttore a modo comune:

• Resistenza DC. Le bobine avranno una certa resistenza DC a causa dello spessore e della lunghezza del filo. Per le applicazioni di elettronica di potenza, questa dovrebbe essere il più bassa possibile per prevenire la perdita di potenza e il calore eccessivo da essere dissipato nelle bobine. 

• Valutazioni di tensione e corrente. Queste valutazioni elettriche non dovrebbero essere superate nella tua applicazione specifica. Nota che la valutazione della corrente tende a scalare con la resistenza DC poiché bobine più spesse possono gestire una maggiore corrente senza surriscaldarsi troppo. 

• Attenuazione a modo comune. Questo ti dice come il modo comune è attenuato a diverse frequenze. Nota che un induttore a modo comune ideale avrà uno spettro di attenuazione lineare; questo non è il caso con gli induttori reali. La capacità parassita dell'avvolgimento dell'induttore creerà un picco di risonanza nello spettro di attenuazione. 

• Capacità di avvolgimento. Alcuni induttori a modo comune specificano questo valore, ma non lo troverai sempre nei datasheet. Una capacità di avvolgimento minore è desiderabile per progetti ad alta velocità poiché vuoi prevenire che il rumore delle correnti di ritorno vicine si accoppi in modo comune sull'uscita dell'induttore. 

• Valutazioni ESD. Quando questi induttori sono usati in sistemi ad alta tensione, allora le valutazioni ESD diventano importanti per la sicurezza. È utile anche controllare la conformità agli standard (gli standard UL e IEC sono comuni per prodotti ad alta tensione/telecomunicazioni/industriali).

Induttori a Modo Comune per Sistemi ad Alta Potenza

Le bobine di reattanza per sistemi ad alta tensione/corrente sono normalmente confezionate allo stesso modo dei grandi induttori e funzionano proprio come filtri passa-basso. I punti menzionati sopra si applicano anche alle bobine di reattanza in modalità differenziale e alle bobine integrate nei circuiti integrati. Queste bobine spesso si presentano in array e sono progettate per applicazioni ad alta larghezza di banda come telecamere ad alta velocità (ad es., HDMI o MIPI), LVDS o applicazioni simili che richiedono filtraggio ai bordi della banda.

Per i sistemi ad alta potenza, non troverai questo tipo di confezionamenti; le bobine di reattanza in modalità comune per applicazioni ad alta potenza sono realizzate con grandi ferriti o materiali ferromagnetici con grandi bobine di rame. Ecco alcuni esempi di opzioni di bobine di reattanza in modalità comune che troverai sul mercato:

Schaffner, RB6122-50-0M3

La bobina di reattanza in modalità comune RB6122-50-0M3 di Schaffner è ideale per sistemi di alimentazione AC ad alta tensione (classificata fino a 600 V AC) o sistemi DC ad alta tensione (classificata fino a 1000 V DC), come installazioni fotovoltaiche o banchi di batterie. Il design a bobina aperta consente il raffreddamento per convezione lungo le bobine e garantisce una capacità di avvolgimento relativamente bassa. Queste bobine sono classificate fino a 50 A a 60 °C con una frequenza operativa fino a 400 Hz. Il design aperto e la bassa capacità di avvolgimento pongono la risonanza di attenuazione per queste bobine a ~500 kHz. Di seguito sono mostrate alcune curve tipiche di risonanza per i componenti delle serie RB6XXX e RB5XXX.

Curve di risonanza di attenuazione per altre bobine di reattanza in modalità comune di Schaffner. Dal datasheet RB6122-50-0M3.

Bourns, 7105

Questa bobina di reattanza in modalità comune da 4.25 mH di Bourns è classificata per correnti fino a 1 A DC con una resistenza dielettrica AC RMS di 3750. Questo componente è eccellente per la filtrazione in ingresso con convertitori di potenza ad alta tensione. Altre bobine della serie 71XX di Bourns offrono fino a 50 mH di induttanza (7121, corrente max. 2 A), o fino a 10 A di corrente max. (7124, 3 mH di induttanza). Queste bobine di reattanza in modalità comune da montare attraverso foro hanno un profilo basso con una sezione trasversale fino a 1 pollice per 1 pollice quando montate su un PCB.

Schurter, DLFL-0147-25D2

La bobina di reattanza in modalità comune DLFL-0147-25D2 di Schurter è una bobina toroidale in polvere di ferro con tensione nominale fino a 440 V AC @ 50 Hz. La classificazione massima della corrente (45 A a 25 °C) ha una derating sensibile come mostrato di seguito e non dovrebbe essere utilizzata a temperature eccessivamente alte. Nonostante la derating sensibile, fornisce una tensione di isolamento efficace di 2 kV ed è conforme alla categoria climatica IEC 60068-1 25/100/21. Questo componente funziona meglio quando montato il più vicino possibile alla fonte di qualsiasi EMI condotta in un circuito, sebbene possa ancora essere utilizzato per la filtrazione della linea a corrente moderata.

Curva di derating per il common-mode choke DLFL-0147-25D2 di Schurter. Dal datasheet DLFL-0147-25D2.

Altri Componenti per la Gestione dell'Energia

Anche dopo aver selezionato componenti common-mode choke e altri filtri per il tuo sistema, probabilmente avrai bisogno di una gamma di componenti per gestire la distribuzione dell'energia nel tuo alimentatore. Ecco alcuni altri componenti comuni necessari per sistemi ad alta tensione/corrente:

• Diodi TVS o altri componenti per la protezione da sovratensioni

• Induttori per l'uso in circuiti PFC e stadi regolatori

• Amplificatori e controllori di corrente

Ci sono molti componenti che puoi utilizzare per costruire un filtro passa-basso per alimentatori e sistemi di gestione dell'energia, e le bobine common-mode choke sono una delle opzioni per la filtrazione EMI. Quando hai bisogno di questi o altri componenti per il tuo prossimo sistema, utilizza le funzionalità avanzate di ricerca e filtraggio in Octopart quando hai bisogno di una soluzione completa per l'approvvigionamento di elettronica. Dai un'occhiata alla nostra pagina sui circuiti integrati per la gestione dell'energia per trovare altri componenti di cui avrai bisogno per l'elettronica di potenza.

Rimani aggiornato con i nostri ultimi articoli iscrivendoti alla nostra newsletter.