Cálculo do filtro EMI em um SMPS

Estou construindo um SMPS usando o interruptor de alimentação Fairchild Semi FSGM300N. Folha de dados do FSGM300N
Se esse link da folha de dados estiver ferido, tente o FSGM 300N

Usei as ferramentas de design fornecidas pela fairchild semi para obter o diagrama a seguir . Mas todos os parâmetros são fornecidos, exceto o valor do filtro EMI Lin (círculo vermelho no diagrama). Precisarei saber como calcular o valor de Lin. Olhando para a folha de dados, o design de referência usa 30mH. Não sei se é um valor fixo? Este é o meu primeiro design SMPS.

Alguma idéia, por favor?

Obrigado.

O valor da indutância é típico para um filtro de linha e não é crucial.
O objetivo do filtro é isolar os componentes SMPS HF da rede elétrica.
Os indutores formam dois filtros Pi acoplados à imagem espelhada (divididos ao longo do eixo horizontal central para análise.

Os filtros de linha podem ser do modo comum - que rejeitam ruídos na linha em relação ao solo, como se a linha fosse um único condutor
ou modo diferencial, que impede que os sinais sejam injetados na rede elétrica e que sejam adicionados ao sinal da rede, que é o próprio modo diferencial.

Um filtro implementado adequadamente geralmente possui filtros de modo diferencial e comum.
Como mostrado, o design atual não possui :-(.

Eu suspeito fortemente que o diagrama tenha começado errado - ele não corresponde ao diagrama na segunda versão da folha de dados que adicionei à pergunta. A 2ª folha de dados mostra um símbolo "Z" no indutor do filtro, o que entendo que as extremidades pontilhadas estão nas extremidades opostas da bobina. (Veja o digram abaixo para entender isso.) O "Z" azul estava presente, mas eu o colori de azul. Eu adicionei a elipse vermelha e a pontilhada que eu acho que está implícita.

Em um filtro de modo comum, os "pontos" em cada enrolamento estarão no mesmo "lado" do filtro - no lado da linha ou no lado do equipamento. Para funcionar corretamente, o filtro precisa ser seguido por um capacitor de referência à terra, de modo que a tampa precise ser dividida em duas tampas com uma torneira central com grinalda. Veja a parte esquerda do diagrama abaixo.

Um filtro de modo diferencial possui pontuações no lado oposto do filtro e o capacitor associado não precisa ser rosqueado e aterrado. Veja a parte direita do diagrama abaixo.

O filtro, como mostrado no circuito fornecido, possui pontos no modo comum, mas conexões no capacitor no modo diferencial - ou seja, sem tampas centralizadas.
Funcionará muito menos do que faria se o Cin1 tivesse duas tampas em série com o centro aterrado OU se mais duas tampas fossem adicionadas em série no Cin1 com o ponto central aterrado. Imagem daqui .

Uma pesquisa na Internet por "filtro de linha" mostrará muitos exemplos.

Material relacionado - cada um vinculado a uma página.

Folha de dados FSGM como JPG!

Pode ser muito difícil calcular os valores do filtro EMI, pois o EMI depende mais do layout físico do circuito do que da própria topologia. Os elementos parasitas relacionados ao espaçamento dos componentes, blindagem, captação, acoplamento etc. superam a quantidade de peças reais. Muitas vezes, é necessária uma abordagem mais empírica.

A solução EMI também não pode ser 'comprovada' analiticamente como boa. Você precisa fazer medições com um analisador de espectro adequado e LISN (rede de estabilização de impedância de linha) sob várias condições e provar empiricamente que o produto completo atende aos padrões de emissão.

Seu conversor gerará EMI na frequência de comutação e nos múltiplos harmônicos dessa frequência. Se você tiver outros elementos de comutação no circuito, também poderá ver frequências de soma e diferença. Os diodos retificadores ultrarrápidos geram ruído de alta frequência (geralmente no megahertz) devido à sua velocidade.

Obviamente, o indutor EMI precisa carregar a linha de corrente. Na configuração do modo comum, a corrente de entrada será cancelada para que você não precise se preocupar com a saturação, mas o fio deve ser grosso o suficiente para transportar a corrente sem$I^2R$ perdas.

Como Russell estava dizendo, um filtro de modo comum adequado combinará um indutor de modo comum (pontos de fase nas mesmas extremidades) com alguns capacitores Y (uma tampa de cada enrolamento para a terra de proteção). Os capacitores usados ​​para esta função DEVEM ter aprovação de segurança para aplicações em Y. Seu design deve incluir pelo menos um conjunto de capacitores Y.

Os dois capacitores transversais (Cin1 e Cin2) são chamados de capacitores X (já que eles 'cruzam' a rede elétrica). Eles atuam mais no ruído do modo diferencial, juntamente com qualquer indutor do modo diferencial.

Como ponto de partida, você deve garantir que seu filtro tenha muita atenuação na frequência de comutação principal do conversor, pois essa é geralmente a fonte EMI mais forte da fonte de alimentação.

Para um indutor de modo comum, isso geralmente é alcançado com a indutância o mais alta possível, para garantir a maior reatância indutiva na frequência de comutação. Isso geralmente implica em material de ferrite de alta permeabilidade, para alcançar a indutância sem precisar de muitas voltas. Núcleos toroidais são frequentemente usados, pois permitem facilmente que os enrolamentos do lado da linha e do lado neutro se encaixem simetricamente no núcleo, geralmente com um espaçador isolante entre os enrolamentos.

Os capacitores X e Y são um pouco mais fáceis - suas folhas de dados terão curvas características que mostram sua atenuação em função da frequência.

Depois de instalar seus capacitores e indutores, é hora de começar a medir, ajustar, medir novamente, refazer a soldagem ...