PICOR QPI - 11：高效的7A VI Chip EMI滤波器解决方案

在电子设备的设计中，电磁干扰（EMI）一直是工程师们需要重点关注的问题。PICOR推出的Quiet - Power® QPI - 11 7A VI Chip® EMI滤波器SiP，为Vicor的VI Chip PRM/VTM分解式电源产品提供了出色的EMI过滤方案，帮助产品满足CISPR22标准对传导噪声测量的要求。下面我们就来详细了解一下这款产品。

文件下载：QPI-11-CB1.pdf

产品概述

QPI - 11 EMI滤波器专为衰减Vicor的VI Chip PRM/VTM分解式电源产品的传导共模（CM）和差模（DM）噪声而设计。它能够在高达50Vdc的电压下正常工作，可承受100Vdc的浪涌，并且在环境温度（ (T_{A}) ）高达85°C时，无需降额即可支持7A的负载。该滤波器适用于工业总线范围，支持PICMG® 3.0规范，可将系统板的滤波效果控制在EN55022 B类限制范围内。

产品特性

强大的噪声衰减能力

在1MHz（50Ω）的条件下，共模衰减大于60dB，差模衰减大于70dB，能够有效抑制高频噪声。

高耐压与安全设计

最大输入电压为50Vdc，可承受100Vdc的100ms浪涌，对屏蔽层有750Vdc的耐压能力，保障了产品在复杂电气环境下的安全性。

大电流承载能力

具备7A的额定电流，能够满足大多数工业应用的需求。

紧凑的封装设计

有12.9 x 25.3 x 5.0mm的带盖SiP（系统级封装）和12.4 x 24.9 x 4.2mm的开放式框架两种封装形式可供选择，并且采用了低轮廓LGA封装，节省了电路板空间。

宽温度范围与高可靠性

PCB工作温度范围为 - 40°C至 + 125°C，效率大于99%，还通过了TÜV认证，确保了产品在不同环境下的稳定运行。

应用场景

QPI - 11主要作为VI Chip输入EMI滤波器使用，在工业电源系统中有着广泛的应用。例如，在使用Vicor的PRM和VTM模块的电源系统中，QPI - 11可以有效过滤模块产生的EMI噪声，确保系统的稳定运行。下面是两种典型的应用示意图：

基板配置应用

在基板配置中，QPI - 11与Vicor的PRM和VTM模块配合使用，为系统提供稳定的电源输入。这种配置适用于对空间要求较高的应用场景。

开放式框架配置应用

开放式框架配置则更加灵活，方便工程师进行调试和测试。同样，QPI - 11在这种配置中也能发挥出色的EMI过滤作用。

订购信息

产品型号	描述
QPI - 11LZ	QPI - 11 LGA封装，符合RoHS标准
QPI - 11LZ - 01	QPI - 11 LGA封装，符合RoHS标准，开放式框架封装
QPI - 11 - CB1	QPI - 11LZ安装在载板上，可容纳独立的BCM或Vicor提供的配对PRM/VTM评估板

绝对最大额定值

使用QPI - 11时，需要注意以下绝对最大额定值，超过这些参数可能会导致产品永久性损坏：	名称	额定值
输入电压（BUS + 到BUS - ，连续）	- 50至50Vdc
输入电压（BUS + 到BUS - ，100ms瞬态）	- 100至100Vdc
BUS + / BUS - 到屏蔽垫耐压	- 750至750Vdc
输入到输出电流（连续，25°C（ (T_{A}) ））	7Adc
功率耗散（85°C（ (T_{A}) ），7A）	1.85W
工作温度（ (T_{A}) ）	- 40至125°C
热阻（使用图20中的PCB布局）	30°C/W
热阻（ (R_{θ J - PCB}) ）	18°C/W
存储温度（JEDEC标准J - STD - 033B）	- 55至125°C
回流温度（20s暴露）	245°C
ESD（人体模型（HBM））	- 2000至2000V

电气特性

在工作温度范围内，QPI - 11的电气特性如下：	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
BUS + 到BUS - 输入范围	在7A、85°C环境温度下测量			50	Vdc
BUS + 到QPl + 电压降	在7A、85°C环境温度下测量			130	mVdc
BUS - 到QPI - 电压降	在7A、85°C环境温度下测量			130	mVdc
共模衰减	(V_{Bus}) = 24V，频率 = 1.0MHz，线路阻抗 = 50	60			dB
差模衰减	(V_{Bus}) = 24V，频率 = 1.0MHz，线路阻抗 = 50	70			dB
50V时的输入偏置电流	从BUS + 到BUS - 的输入电流			10	μA

引脚描述

引脚名称	名称	描述
8, 9	BUS +	正母线电位
1, 10	BUS -	负母线电位
6, 7	QPI +	转换器的正输入
4, 5	QPI -	转换器的负输入
2, 3	屏蔽	屏蔽连接到系统底盘或安全接地

EMI相关知识

EMI来源

现代电源转换模块中的许多组件都是高频EMI噪声的来源，如二极管、高频开关器件、变压器和电感器，以及传输高dv/dt或di/dt信号的电路布局等。EMI通过辐射或传导方式传播，辐射EMI可由这些组件以及像天线一样的电路环路产生，这些环路既能发射噪声信号，也能接收广播信号。通过合理的电路布局和屏蔽潜在的EMI传输源，可以降低辐射EMI噪声。

EMI滤波原理

滤波EMI的基本原理是在差模和共模路径返回电源时，插入一个在EMI基频下具有高阻抗的元件。无源滤波器使用共模扼流圈和“Y”电容来过滤共模EMI，共模扼流圈在EMI频率下与返回路径串联呈现高阻抗，通过“Y”电容为接地信号提供低阻抗路径，迫使EMI信号在有限区域内循环，不向外传播。通常需要两个共模网络来过滤满足EN55022 B类限制所需频率范围内的EMI。差模LC网络也是无源滤波器的一部分，电感在差模EMI环路的EMI基频下呈现高阻抗，差模电容将EMI分流回其源。QPI - 11专门设计用于与Vicor的VI Chip®产品（如PRM和VTM模块）以及较新的VI Brick™产品系列等高开关频率转换器配合使用。

EMI管理

在电源转换器源头更有效地管理EMI，可以减少滤波器需要进行的EMI衰减。在转换器的输入和输出电源节点添加“Y”电容有助于限制试图传播到输入源的EMI量。有两种基本的“Y”电容连接拓扑：开放式框架拓扑和基板拓扑。这两种拓扑都能有效降低PRM/VTM组合的噪声水平，使其远低于B类EMI限制。

插入损耗测量与衰减曲线

通过特定的测试电路（如图8和图9所示）可以测量QPI - 11的插入损耗。插入损耗的计算公式为 (Insertion Loss = 20 log left[frac{I{INA }}{I{INB }}right]) 。图7显示了在50Ω线路阻抗、24V总线偏置下的衰减曲线，这些曲线直观地展示了QPI - 11在不同频率下的滤波效果。

转换器输出接地与配置建议

当在需要将转换器输出连接到机箱/接地的电源系统中使用QPI - 11与Vicor PRM/VTM时，Picor建议使用开放式框架配置的“Y”电容来循环EMI电流。虽然基板配置也可以使用，但EMI衰减会略有降低，但峰值仍远低于B类限制。需要注意的是，QPI - 11不适合与另一个QPI - 11并联以获得更高的电流额定值，但可以在系统设计中多次使用。

PCB布局与焊接清洗建议

PCB布局

QPI - 11的滤波性能对其输入和输出引脚之间的电容耦合非常敏感。为了实现最大的传导EMI性能，必须使用推荐的布局（如图20所示），将输入和输出之间的寄生平面电容保持在1皮法以下。避免在输入和输出引脚下方存在任何平面或大的走线，如接地平面或电源平面，以防止电容耦合。

焊接清洗

Picor的LZ版本QuietPower SiP不是密封封装，不能暴露在液体中，包括但不限于清洗溶剂、水性洗涤溶液或加压喷雾。焊接时，建议使用免清洗助焊剂，以确保焊接过程后模块上、周围或下方不会残留潜在的腐蚀性移动离子。对于需要在液体溶剂中清洗最终产品的应用，建议使用QPI - 11LZ - 01开放式框架版本的EMI滤波器。

PICOR QPI - 11 EMI滤波器为电子工程师提供了一个可靠的解决方案，能够有效解决电源系统中的EMI问题。在实际应用中，工程师们需要根据具体的设计需求，合理选择产品型号、优化PCB布局，并注意焊接和清洗过程中的细节，以充分发挥QPI - 11的性能优势。你在使用类似的EMI滤波器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。