TPSF12C1单相交流电源系统有源EMI滤波器技术解析

科技观察员 2025-08-25 658

描述

Texas Instruments TPSF12C1/TPSF12C1-Q1 独立的有源滤波器 IC是为减少单相交流共模（CM）电磁干扰（EMI）系统中的功率。配置了电压感应和电流注入（VSCI）的有源 EMI滤波器（AEF）使用一个电容乘法器 circuit，以模拟传统无源滤波器设计中的Y电容。该器件使用一组检测电容器来检测每条电源线上的高频噪声。它使用注入电容器将降噪电流注入电源线。有效的有源电容由电路增益和注入电容设置。AEF检测和注入阻抗使用相对较低的电容值，组件尺寸较小。设备，包括集成滤波、补偿、保护电路，以及一个使能输入。

数据手册：

*附件：TPSF12C1数据表.pdf

*附件：TPSF12C1-Q1数据表.pdf

Texas Instruments TPSF12C1/TPSF12C1-Q1，为CM 噪声在频率范围，为 EMI 测量，提供一个非常低的阻抗路径。在指定的频率范围的低端(150kHz 至 3MHz)，启用高达 30dB 的CM 噪声减少，大大降低了CM 滤波器实施的大小，重量，和成本。TPSF12C1-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100认证。

特性

可提供功能安全文档来辅助功能安全系统的设计
电压检测、电流注入有源EMI滤波器
- 针对CISPR 25 5级汽车EMI要求进行了优化
- 实现共模发射低阻抗
- 扼流圈尺寸、重量和成本减少了50%以上
- 峰值注入电流为±80mA（典型值）
宽电源电压范围：8 V至16 V
结温范围：-40°C至150°C
简单配置，用于单相交流系统
- 集成检测滤波器和求和网络
- 线路频率下漏电流低
- 简化的补偿网络
固有保护特性，可实现稳健设计
- 可承受6kV 浪涌 (IEC 61000-4-5)，更大限度减少了外部元件数量
- 用于远程开/关控制的使能引脚
- 带迟滞的VDD 电压UVLO保护
- 具有迟滞功能的热关断保护
4.2mm × 2mm SOT-23 14引脚(DYY)封装

功能框图

电磁干扰

TPSF12C1单相交流电源系统有源EMI滤波器技术解析

一、产品概述

TPSF12C1是德州仪器(TI)推出的独立式有源EMI滤波器集成电路，采用创新的电压检测-电流注入(VSCI)技术，专门用于抑制单相交流电源系统中150kHz至3MHz频段的共模传导噪声。

‌核心特性亮点‌：

‌电压检测电流注入架构‌：通过电容倍增电路模拟传统无源滤波器中的Y电容
‌显著尺寸缩减‌：可实现50%以上的共模扼流圈尺寸、重量和成本降低
‌宽工作范围‌：8V至16V供电电压，-40°C至150°C结温范围
‌集成保护功能‌：可承受6kV浪涌(IEC 61000-4-5)，集成热关断保护
‌小封装‌：4.2mm×2mm SOT-23 14引脚(DYY)封装

二、关键性能参数

2.1 电气特性

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
供电电压范围	-	8	12	16	V
静态电流	VDD=12V	-	13.2	15.5	mA
关断电流	VEN=0V	-	55	-	μA
注入电流	峰值	-	±80	-	mA
增益带宽积	-	-	113	-	MHz
UVLO阈值	上升沿	7.35	7.7	7.95	V
热关断温度	-	-	175	-	°C

三、典型应用设计

3.1 服务器电源EMI滤波器设计

‌设计要点‌：

‌元件选型‌：
- 检测电容：2×680pF Y2级(DE2B3SA681KN3AX02F)
- 注入电容：4.7nF Y2级(DE2E3SA472MA3BX02F)
- 补偿网络：RG=1.5kΩ, CG1=10nF, CG2=10pF
‌阻尼网络配置‌：
- RD1=1kΩ, CD1=4.7nF
- RD2=200Ω, CD2=22nF
- RD3=698Ω, CD3=4.7nF
‌浪涌保护‌：
- 采用24V双向TVS二极管(STS321240B301)

3.2 PCB布局指南

‌关键准则‌：
- 检测走线远离注入走线
- VDD去耦电容距芯片<3mm
- 补偿网络紧靠COMP1/COMP2引脚
- 敏感信号远离高频走线
‌热设计‌：
- 顶部地平面作为主要散热路径
- REFGND和IGND引脚使用多个散热过孔
- 结到环境热阻：94°C/W(DYY封装)

四、性能优势对比

‌与传统无源滤波器对比‌：

指标	无源方案	TPSF12C1方案	改进幅度
扼流圈尺寸	100%	20-50%	减小50-80%
150kHz衰减	20dB	45-50dB	提升25-30dB
元件数量	15+	9	减少40%
重量	100%	30-60%	减轻40-70%

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