Doble

Apr 13, 2023

Los diseñadores de circuitos deben lidiar con muchos tipos de ruido: interno, externo, RF, frecuencia de línea y más. Independientemente del tipo o la fuente, el ruido puede ser un factor limitante en el rendimiento del sistema y, por lo tanto, debe abordarse y minimizarse. El desafío de la reducción de ruido generalmente se reduce a esto: "¿con qué esfuerzo y costo?"

Incluso la omnipresente fuente de alimentación de modo conmutado (SMPS) tiene problemas de ruido. Debido a su eficiencia y pequeño tamaño, esta arquitectura se usa ampliamente en aplicaciones que incluyen controladores de LED y balastos electrónicos. Desafortunadamente, las unidades SMPS también están sujetas al ruido de modo diferencial (DM) y al ruido de modo común (CM), los cuales deben suprimirse por razones tanto de rendimiento como reglamentarias.

Comprender los mecanismos de ruido y las soluciones

El modo diferencial y el ruido de modo común tienen diferentes causas y, por lo tanto, diferentes soluciones. El ruido de modo diferencial es el ruido que se conduce en la línea y neutral en direcciones opuestas (Figura 1, izquierda). El filtro DM básico utiliza un estrangulador (inductor) de un solo devanado insertado en la ruta de la línea, junto con un capacitor de la línea al neutro, lo que impide que el ruido se propague a través del sistema (Figura 1, derecha).

Figura 1.

Dado que el inductor DM está en la ruta de la línea, maneja tanto el ruido como la compensación de CC debido a la corriente que se suministra a la carga. Por lo tanto, debe diseñarse para proporcionar la inductancia necesaria pero hacerlo con baja resistencia de CC (DCR) para manejar tanto la corriente RMS como la corriente de línea pico sin saturarse.

El ruido de CM se conduce tanto en la línea como en el neutro (tierra) en la misma dirección (Figura 2, izquierda). El filtro CM básico utiliza un inductor de doble devanado en las rutas de línea y neutral, además de un capacitor de línea a tierra (Figura 2, derecha).

Figura 2.

Dado que las corrientes de línea y neutral pasan a través de los devanados de CM en direcciones opuestas, no hay flujo de CC neto y, por lo tanto, no hay posibilidad de saturar el núcleo magnético del estrangulador de CM. El estrangulador de filtro CM solo necesita tener la inductancia requerida junto con una DCR suficientemente baja para la corriente RMS.

Una mejor implementación de Triad Magnetics

Dado que los mecanismos de ruido de DM y CM no están relacionados en gran medida, sus soluciones requieren dos estranguladores y arreglos diferentes. Sería una suerte si los dos enfoques de supresión de ruido pudieran implementarse con un solo estrangulador, ahorrando espacio, simplificando la lista de materiales (BOM) y reduciendo costos. Desafortunadamente, eso no es posible debido a sus diferentes requisitos técnicos.

Sin embargo, una nueva serie de componentes de Triad Magnetics combina ambos estranguladores en un diseño de marco abierto de doble función que proporciona las características de ambos estranguladores en un paquete único, más pequeño y más rentable. Estos choques de modo común de la serie CMF (Figura 3) son más que un simple paquete conjunto de dos dispositivos distintos en un solo gabinete. En cambio, su diseño mecánico mejora el rendimiento eléctrico combinado, al tiempo que genera ahorros tangibles en tamaño y costo.

Figura 3.

Hay 21 modelos únicos en la serie CMF con valores nominales de corriente que van desde 0,45 a 2,3 A con inductancias de 10 a 100 mH e inductancias parásitas de 200 a 2100 mH. Las resistencias de CC están entre 188 y 2930 mΩ, según el modelo específico. Están disponibles en paquetes horizontales (desde 13,5 h × 15 × 24,5 mm hasta 14 h × 25 × 29 mm) y paquetes verticales (desde 27 h × 15 × 29 mm) para adaptarse a situaciones de espacio reducido.

Figura 4: Los estranguladores de modo común de la serie CMF de Triad Magnetics combinan estranguladores diferenciales y de modo común en un solo componente y aprovechan los beneficios mecánicos y eléctricos que ofrece la combinación. Fuente: Triad Magnetics

A pesar de su pequeño tamaño, su parámetro de fuga y holgura es superior a 3 mm y están clasificados para un funcionamiento de 300 VCA. Son una excelente opción para la mayoría de los diseños, a menos que los valores de inductancia del filtro CM y DM difieran significativamente.