[FAQ] [参考译文] [常见问题解答] TPSF12C1和 TPSF12C3电源滤波器 IC 常见问题解答

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器件型号：TPSF12C1/3/-Q1

TPSF12C1/-Q1和 TPSF12C3/-Q1常见问题解答主页

这是与 TI 新系列电源滤波器 IC 相关的常见问题和配套资源的主页。

如何开始使用 TI 的电源滤波器 IC？

我们提供了一系列设计资源、包括帮助您熟悉有源 EMI 滤波器 IC 的入门级内容、以及在设计具有源 EMI 滤波器的系统时帮助您完成设计和评估过程的更高级的配套资料和工具。 这里、我们有了包含可用技术配套资料的资源中心：

有源 EMI 滤波器登录页面：  电源滤波器 IC

技术白皮书：  有源 EMI 滤波器 IC 如何缓解单相和三相电源系统的共模辐射并提高功率密度

技术文章：  独立式有源 EMI 滤波器 IC 如何减小共模滤波器的尺寸

新闻稿：  TI 率先推出了业界首款独立式有源 EMI 滤波器 IC、支持高密度电源设计

视频：  单相和三相有源 EMI 滤波器 IC 可降低共模 EMI、节省空间并降低成本

PCIM 2023技术白皮书：   用于在高功率交流系统中降低共模 EMI 的有源 EMI 滤波器

APEC 2023技术白皮书：   用于高功耗离线应用的有源 EMI 滤波器

How2power.com 文章系列：  有源 EMI 滤波器如何降低单相和三相应用中的共模发射–第1部分：概述； 第2部分：铁氧体扼流圈建模； 第3部分：纳米晶扼流圈建模。 第4部分和第5部分(分别关于环路稳定性分析和滤波器设计示例)尚待出版。

PCIM 2024技术白皮书：  适用于单相和三相交流/直流应用的阻尼有源 EMI 滤波器的分析建模和稳定性特性描述[待发布、2024年6月]。

有哪些可用的工具和 EVM 来帮助我进行设计？

TI 提供了多个 EVM、一个基于 Excel 的快速入门设计计算器、一个 Mathcad 设计工具以及 PSPICE、SIMPLIS 和 PSIM 仿真模型来帮助进行有源 EMI 滤波器设计。

单相 EVM ：TPSF12C1QEVM、TPSF12C1EVM-滤波器

三相 EVM ： TPSF12C3QEVM

快速入门计算器：  TPSF12C1/-Q1和 TPSF12C3/-Q1共模 AEF 快速入门计算器工具

MathCAD 设计工具：  TPSF12C1/-Q1和 TPSF12C3/-Q1共模 AEF Mathcad 设计文件

SIMPLIS 仿真模型：  单相和三相

PSpice 仿真模型：  单相和三相

值得注意的 E2E 主题：  使用50µH LISN 进行单相 SIMPLIS 仿真

AEF 的设计流程是什么？

有关 AEF 设计流程的实质性详细信息、请参阅 EVM 用户指南。 步骤如下：

1. 使用 TPSF12C1/3快速入门计算器作为方便的电路设计起点。 使用测量的阻抗(幅度和相位)数据或等效电路模型参数对 CM 扼流圈阻抗进行建模。 通过检查相位是否未达到或低于–180°、确保所选阻尼网络元件的环路增益稳定。
2. 能够使用为 TPSF12C1和 TPSF12C3器件提供的 PSPICE 或 SIMPLIS 仿真模型。 将此类模型与准备的测试台一起用于调查整个有源滤波器电路的工作情况。
3. 在连接到开关稳压器之前、验证低电压滤波器设计。 这是确认设计各个方面的相对简单的步骤、包括滤波器稳定性、插入损耗(或滤波器衰减)、IC INJ 引脚上的电压摆幅以及 CM 信号激励的 EMI 性能。
4. 在连接到高压开关稳压器时验证滤波器设计。 将 DM 和 CM 噪声分开、从而可以清楚地看到 CM 噪声降低的优势。 测量 INJ 引脚电压并确认其未饱和 中、特别是在交流线路电流过零附近、此时图腾柱 PFC 设计(当处于线路频率桥臂状态的 MOSFET 发生变化时)或开关停止时(创建受 CM 谐振扰动影响的高阻抗节点)中可能会产生低频干扰。
   

有任何电路优化和调试提示？

以下是优化 AEF 电路运行的一些注意事项和最佳实践：

1. 务必要了解和量化模态噪声分量 DM 和 CM 对系统总噪声信号的相对影响、尤其是在 AEF 主要工作的100kHz 至3 MHz 范围内。
   • 在考虑改装 AEF 的现有无源滤波器设计中、请定量检查 DM 或 CM 噪声是否适用、因为 TPSF12C1/3仅对降低 CM 噪声有用。 为此、请使用总噪声测量值的 DM/CM 分离器。 请参阅图 如果没有噪声分离器、请参阅此处第2部分中的第5部分。
     
   • 作为进行定性检查的简单替代测试、请分别增加 X 电容和 Y 电容以降低 DM 和 CM 噪声、并查看 LISN 对总噪声测量的影响。 例如、如果较高的 X 电容对总噪声没有显著的差异、则可以推断、DM 噪声的相对贡献较小、而不会主导总噪声信号。 在这种情况下、如果 CM 噪声适用于整个 EMI 信号、那么较高的 Y 电容(相当于增加了 CM AEF 电路)也应该会降低总噪声。
     
2. 如果启用 AEF 的 EMI 测量未按预期执行、请在稳压器开关期间探测 INJ 引脚电压(IC 的引脚13)。 确认 INJ 引脚上的电压(AEF 功率放大器的输出)在正电源轨或负电源轨附近没有饱和。
   • 如果观察到 INJ 引脚电压饱和、请增大 VDD 电源电压、稳压器侧 CM 扼流圈和/或 Y 电容和/或注入电容。 然后使用快速启动计算器或通过仿真重新检查环路稳定性。 快速入门计算器的步骤7根据开关节点电压、CM 噪声源电容和开关频率等输入来预测 INJ 电压摆幅。
3. 金属底盘结构是整个滤波器结构和实现的绝对关键部分。 滤波器 PCB 通常使用多个螺钉附件安装到机箱结构上、机箱用于连接滤波器 PCB 上的各种 GND 节点。 通常、这些节点未在 PCB 上明确地与铜连接、而是依靠机箱来完成电气连接。 因此、机箱将成为 CM 噪声电流的最低阻抗返回路径。
   • 在测试包含机箱的功率级时、CM 噪声会电容耦合到 EMI 测量设置的参考接地平面、从而绕过一个未与该接地平面密切相关的滤波器电路。 在这种情况下、TI 建议将滤波器 EVM 的 GND 平面覆铜直接接合到参考接地平面。 这还有助于更大限度地减小与 AEF 电路的 GND 连接中的寄生电感。 然后、从功率级发出的 CM 电流会通过滤波器 Y 电容器(有源和无源)的低分流阻抗再循环、从而防止 CM 噪声到达 LISN。
4. 基于有效 Y 电容的放大结果、AEF 可减小 CM 扼流电感、同时保持相同的 LC 转角频率和 CM 衰减特性。 但是、具有更低 CM 电感和更小尺寸的扼流圈通常具有更低的漏电感、这是导致 DM 与 X 电容一起衰减的原因。
   • 如果通过较小的 CM 扼流圈显著降低 DM 电感、则增大 X 电容或添加小型分立式电感器、以获得足够的 DM 衰减。 否则、高 DM 噪声分量(相对于 CM 分量)可能会主导总噪声测量、从而掩盖 AEF 对 CM 噪声降低的影响。
5. 检测和注入电容的典型值分别为680pF 和4.7nF (单相)/22nF (三相)。 根据目标应用中的最终实现方式、EVM 上安装的默认阻尼和补偿元件值可能需要用户修改、以实现可接受的环路稳定性。 请注意、与铁氧体磁芯等效物相比、具有更软的阻抗相位特性和随温度变化的稳定特性的纳米晶扼流圈更可取、并且具有更易于稳定的固有特性。