Cálculo del filtro EMI en un SMPS

Estoy construyendo un SMPS con el interruptor de encendido Fairchild Semi FSGM300N. Hoja de datos del FSGM300N
Si el enlace de la hoja de datos está herido, pruebe la hoja de datos del FSGM 300N

Utilicé las herramientas de diseño proporcionadas por fairchild semi para obtener el siguiente diagrama . Pero todos los parámetros están dados, excepto el valor del filtro EMI Lin (círculo rojo en el diagrama). Necesitaré saber cómo calcular el valor de Lin. Mirando la hoja de datos, el diseño de referencia usa 30mH. No sé si ese es un valor fijo? Este es mi primer diseño SMPS.

¿Alguna idea por favor?

Gracias.

El valor de inductancia es típico para un filtro de línea y no es crucial.
El propósito del filtro es aislar los componentes SMPS HF de la red eléctrica.
Los inductores forman dos filtros Pi acoplados a imágenes especulares (divididos a lo largo del eje horizontal medio para el análisis).

Los filtros de línea pueden ser un modo común, que rechaza el ruido en la línea con respecto a tierra como si la línea fuera un solo conductor
o modo diferencial, que bloquea las señales de ser inyectadas en la red y se agrega a la señal de la red, que es en sí mismo modo diferencial.

Un filtro implementado correctamente a menudo tendrá filtros de modo común y diferencial.
Como se muestra, el diseño actual no tiene :-(.

Sospecho firmemente que el diagrama ha aparecido erróneamente: no coincide con el diagrama en la segunda versión de la hoja de datos que agregué a la pregunta. La segunda hoja de datos muestra un símbolo "Z" en el inductor de filtro, lo que considero que los extremos punteados están en los extremos opuestos de la bobina. (Ver digram a continuación para dar sentido a esto). La "Z" azul estaba presente pero la he coloreado de azul. He agregado la elipse roja y los puntos que creo que están implícitos.

En un filtro de modo común, los "puntos" en cada devanado estarán en el mismo "lado" del filtro, ya sea en el lado de la línea o en el lado del equipo. Para funcionar correctamente, el filtro debe ser seguido por un condensador referenciado a tierra, por lo que la tapa debe dividirse en dos tapas con un grifo central redondeado. Vea la parte izquierda del diagrama a continuación.

Un filtro de modo diferencial tiene puntos en el lado opuesto del filtro y el capacitor asociado no necesita ser centrado y conectado a tierra. Vea la parte derecha del diagrama a continuación.

El filtro como se muestra en el circuito suministrado tiene puntos de modo común pero conexiones de condensadores de modo diferencial, es decir, no tiene tapas de derivación central.
Funcionará mucho menos de lo que lo haría si Cin1 tuviera dos tapas en serie con el centro conectado a tierra O si se agregaran dos tapas más en serie en Cin1 con su punto central conectado a tierra. Imagen de aquí .

Una búsqueda en Internet de "filtro de línea" arrojará muchos ejemplos.

Material relacionado : cada uno vinculado a una página.

Hoja de datos FSGM como JPG!

Puede ser muy difícil calcular los valores del filtro EMI, ya que EMI depende más del diseño físico del circuito que la propia topología. Los elementos parásitos relacionados con el espaciado de componentes, blindaje, recolección, acoplamiento, etc. superarán en número a la cantidad de piezas reales. A menudo se necesita un enfoque más empírico.

La solución EMI tampoco puede ser 'probada' analíticamente como buena. Debe realizar mediciones con un analizador de espectro adecuado y LISN (red de estabilización de impedancia de línea) en múltiples condiciones y demostrar empíricamente que el producto completo cumple con los estándares de emisión.

Su convertidor generará EMI en su frecuencia de conmutación y en múltiplos armónicos de esa frecuencia. Si tiene otros elementos de conmutación en el circuito, también puede ver frecuencias de suma y diferencia. Los diodos rectificadores ultrarrápidos generarán ruido de alta frecuencia (generalmente hasta los megahercios) debido a su velocidad.

Obviamente, el inductor EMI tiene que transportar la corriente de línea. En la configuración de modo común, la corriente de entrada se cancelará para que no tenga que preocuparse de que se sature, pero el cable debe ser lo suficientemente grueso como para transportar la corriente sin$I^2R$ pérdidas.

Como Russell decía, un filtro de modo común adecuado combinará un inductor de modo común (puntos de fase en los mismos extremos) con algunos condensadores en Y (una tapa de cada devanado a tierra de protección). Los condensadores utilizados para esta función DEBEN contar con aprobación de seguridad para aplicaciones Y. Su diseño debe incluir al menos un conjunto de condensadores Y.

Los dos condensadores a través de las líneas (Cin1 y Cin2) se denominan condensadores X (ya que 'cruzan' la red eléctrica). Estos actúan más sobre el ruido en modo diferencial, junto con cualquier inductor en modo diferencial.

Como punto de partida, debe asegurarse de que su filtro tenga mucha atenuación en la frecuencia de conmutación principal del convertidor, ya que esta suele ser la fuente de EMI más fuerte en la fuente de alimentación.

Para un inductor de modo común, esto generalmente se logra al tener la inductancia lo más alta posible, para garantizar la mayor reactancia inductiva a la frecuencia de conmutación. Esto generalmente implica material de ferrita de alta permeabilidad, para lograr la inductancia sin necesidad de muchas vueltas. Los núcleos toroidales se usan a menudo ya que permiten que los devanados del lado de la línea y del lado neutro se ajusten simétricamente al núcleo, generalmente con un separador aislante entre los devanados.

Los condensadores X e Y son un poco más fáciles: sus hojas de datos tendrán curvas características que muestran su atenuación en función de la frecuencia.

Una vez que se instale en sus condensadores e inductores, es hora de comenzar a medir, ajustar, volver a medir, volver a ajustar ...