Doppio

Apr 13, 2023

I progettisti di circuiti devono gestire molti tipi di rumore: interno, esterno, RF, frequenza di linea e altro ancora. Indipendentemente dal tipo o dalla fonte, il rumore può rappresentare un fattore limitante nelle prestazioni del sistema e pertanto deve essere affrontato e ridotto al minimo. La sfida della riduzione del rumore di solito si riduce a questa: "con quali sforzi e costi?"

Anche l'onnipresente alimentatore a commutazione (SMPS) presenta problemi di rumore. Grazie alla sua efficienza e alle dimensioni ridotte, questa architettura è ampiamente utilizzata in applicazioni che includono driver LED e reattori elettronici. Sfortunatamente, le unità SMPS sono soggette anche al rumore di modo differenziale (DM) e al rumore di modo comune (CM), entrambi i quali devono essere soppressi sia per ragioni prestazionali che normative.

Comprendere i meccanismi e le soluzioni del rumore

Il rumore di modo differenziale e quello di modo comune hanno cause diverse e quindi soluzioni diverse. Il rumore in modalità differenziale è il rumore condotto sulla linea e sul neutro in direzioni opposte (Figura 1, a sinistra). Il filtro DM di base utilizza un'induttanza a avvolgimento singolo (induttore) inserita nel percorso della linea, insieme a un condensatore dalla linea al neutro, bloccando così la propagazione del rumore attraverso il sistema (Figura 1, a destra).

Figura 1.

Poiché l'induttore DM si trova nel percorso della linea, gestisce sia il rumore che l'offset CC dovuti alla corrente fornita al carico. Pertanto, deve essere progettato per fornire l'induttanza necessaria ma con una bassa resistenza CC (DCR) per gestire sia la corrente RMS che la corrente di linea di picco senza saturazione.

Il rumore CM viene condotto sia sulla linea che sul neutro (terra) nella stessa direzione (Figura 2, a sinistra). Il filtro CM di base utilizza un induttore a doppio avvolgimento sia nel percorso di linea che in quello neutro, oltre a un condensatore dalla linea a terra (Figura 2, a destra).

Figura 2.

Poiché le correnti di linea e di neutro passano attraverso gli avvolgimenti CM in direzioni opposte, non c'è flusso CC netto e quindi nessuna possibilità di saturare il nucleo magnetico dell'induttanza CM. L'induttanza del filtro CM deve solo avere l'induttanza richiesta insieme a un DCR sufficientemente basso per la corrente RMS.

Una migliore implementazione da Triad Magnetics

Poiché i meccanismi di rumore DM e CM sono in gran parte indipendenti, le loro soluzioni richiedono due diverse induttanze e disposizioni. Sarebbe una fortuna se i due approcci di soppressione del rumore potessero essere implementati da un unico induttore, risparmiando spazio, semplificando la distinta base (BOM) e riducendo i costi. Purtroppo ciò non è possibile a causa dei diversi requisiti tecnici.

Tuttavia, una nuova serie di componenti di Triad Magnetics combina entrambi gli induttanze in un design a doppia funzione e a telaio aperto che fornisce le caratteristiche di entrambi gli induttori in un unico pacchetto più piccolo e più conveniente. Queste induttanze di modo comune della serie CMF (Figura 3) sono più di un semplicistico co-packaging di due dispositivi distinti in un unico involucro. Invece, il loro design meccanico migliora le prestazioni elettriche combinate, garantendo al contempo risparmi tangibili in termini di dimensioni e costi.

Figura 3.

Sono disponibili 21 modelli unici nella serie CMF con valori di corrente compresi tra 0,45 e 2,3 A con induttanze da 10 a 100 mH e induttanze parassite da 200 a 2100 mH. Le resistenze CC sono comprese tra 188 e 2930 mΩ, a seconda del modello specifico. Sono disponibili in confezioni orizzontali (da 13,5 h × 15 × 24,5 mm a 14 h × 25 × 29 mm) e confezioni verticali (da 27 h × 15 × 29 mm) per adattarsi a situazioni con spazi ristretti.

Figura 4: Gli induttanze di modo comune della serie CMF di Triad Magnetics combinano induttanze di modo comune e differenziali in un unico componente e sfruttano i vantaggi meccanici ed elettrici offerti dalla combinazione. Fonte: Triade Magnetica

Nonostante le dimensioni ridotte, i parametri di dispersione e spazio libero sono superiori a 3 mm e sono idonei per il funzionamento a 300 V CA. Costituiscono una scelta eccellente per la maggior parte dei progetti, a meno che i valori di induttanza dei filtri CM e DM non differiscano in modo significativo.