TI发布先进独立式有源EMI滤波器IC，推动高密度电源设计发展

电子发烧友网报道（文/李宁远）现在的电源设计中面临着不少挑战，如何降低EMI、如何提高功率密度、如何降低电流消耗、如何降低噪声等等挑战都在电气系统设计中影响着电源整体的性能表现。
 
更低的EMI能够最大限度地减少对其他系统组件的干扰，并简化工程师的设计和质量评估流程。更高的功率密度则可以实现更多系统功能，同时降低系统成本。降低EMI并提高功率密度这二者一直是电源管理设计中很明确的方向。
 
随着汽车、工业、HVAC等应用里电气系统变得愈发密集，互连程度大幅提高，缓解电磁干扰EMI已成为工程师在系统设计时的一项关键考量，其设计的重要性不言而喻。设计紧凑、高效的EMI输入滤波器是高密度开关稳压器面临的主要挑战之一，对于在汽车、企业、航空航天等其他高度受限系统环境中实现电气化的优势至关重要。
 
得益于德州仪器（TI）研发实验室Kilby Labs针对新概念和突破性想法的创新开发，德州仪器在2023年3月28日发布了独立式有源EMI滤波器IC产品新系列。新系列的独立式有源 EMI滤波器IC TPSF12C1/-Q1和TPSF12C3/-Q1可以在单相和三相交流电源系统中检测和消除高达30dB的共模 EMI（频率范围为100kHz至3MHz）。工程师可以以此设计更小、更轻量和更经济适用的解决方案，同时优化系统性能、效率和可靠性。
 

图源：TI，下同

 
独立式有源EMI滤波器IC，显著缩减尺寸提升可靠性
 
有源滤波器和无源滤波器一直是电路设计中常客，二者也经常拿来对比。无源滤波器由LC等被动元件组成，能提供被动式谐波电流旁路通道。有源滤波器之顾名思义需要提供电源用以补偿主电路的谐波，可以克服LC滤波器等传统的谐波抑制缺点，实现动态跟踪补偿。
 
有源滤波器电路设计一般比较复杂，但是能应用于信号处理要求非常高的场合。此次TI发布的独立式有源EMI滤波器IC，与纯无源滤波器解决方案相比，能够使设计人员将扼流圈的尺寸减小50%，并满足严苛的EMI要求。
 

 
无源滤波器的体积一直是限制系统功率密度提高的一大因素，独立式有源EMI滤波器IC在尺寸上的大幅缩减，使得电源管理系统实现更紧凑的滤波器设计，显著提高了设计的功率密度。
 
另一方面，支持采用更小的扼流圈也意味着产生的热量也会进一步减少，这对于系统可靠性的提高也很有帮助。
 
共模EMI大幅衰减，提升系统性能
 
有源滤波器抵消干扰的方法与无源滤波器不同，有源滤波AEF电路使用有源器件来感知DM或CM电压/电流干扰，并注入直接相反的信号来抵消噪声干扰。这种办法基于等幅和相反相位信号的叠加定理，注入的电压或电流理论上可以完全抵消电磁干扰源的入射噪声。
 
此次发布的独立式有源 EMI滤波器IC可以在单相和三相交流电源系统中检测和消除高达30dB的共模EMI（频率范围为100kHz至3MHz），在交流/直流电源、车载充电器、服务器、UPS 和其他以共模噪声为主的类似系统中可以显著提高设计的性能。
 
根据官方资料，独立式有源 EMI滤波器IC系列可以满足 CISPR 11、CISPR 32 和 CISPR 25 EMI 要求，同时满足IEC 61000-4-5浪涌抗扰度要求，能够减少对瞬态电压抑制TVS二极管等外部保护元件的需求。
 
小结
 
本次推出的独立式有源EMI滤波器IC在共模EMI上的大幅衰减、可靠性上的大幅提升以及功率密度上的提高，将进一步推动高密度电源系统设计的发展。
 
德州仪器开关稳压器业务部总经理Carsten Oppitz在发布会上表示：“德州仪器持续推动电源创新，从而以具有成本效益的方式应对 EMI 设计挑战。我们相信，新的独立式有源 EMI 滤波器 IC 产品组合将进一步助力工程师解决他们所面临的设计挑战，并大幅提高汽车、企业、航空航天和工业应用中的性能和功率密度。”