Untuk peralatan listrik AC, biasanya menggunakan filter saluran AC modular yang terintegrasi ke dalam konektor atau sebagai komponen yang dipasang di sasis. Peralatan biasanya termasuk konverter AC-DC built-in atau power supply yang dapat dipasang pada sasis (dipasang atau dipasang di rak atau PCB). Dalam setiap kasus, power supply selalu memenuhi persyaratan hukum untuk emisi elektromagnetik sebagai komponen yang berdiri sendiri, biasanya EN55011/EN55032 untuk gangguan terkonduksi dan terpancar.
Anda mungkin bertanya mengapa modul filter tambahan diperlukan, tetapi perancang peralatan berpengalaman telah lama mengetahui bahwa ‘melewati’ Obedienci EMC untuk produk akhir tidak dijamin hanya dengan menggunakan komponen yang sesuai. Hal ini karena berbagai alasan: Misalnya, uji kepatuhan pada konverter AC-DC peralatan dilakukan di bawah kondisi impedansi saluran AC yang sangat spesifik sehubungan dengan pembumian, pembebanan keluaran, panjang dan panjang serta perutean kabel. Saat produk akhir diuji dengan konverter AC-DC yang dipasang secara internal ini, semua kondisi ini bervariasi, menghasilkan tanda tangan EMI yang berbeda dan seringkali memburuk. EMI yang dipancarkan dari komponen lain juga dapat menangkap kabel daya, menambah level yang dilakukan.
Filter Modular Mengaktifkan Kepatuhan EMI SistemFilter modular eksternal dapat menjadi solusi, tetapi dengan ratusan filter untuk dipilih, filter apa yang terbaik? Pertama, mari kita lihat sirkuit internal dari filter siap pakai dan lihat bagaimana masing-masing komponen berkontribusi
Kapasitor CX diberi peringkat X1, X2 atau X3 untuk menahan transien tegangan pada saluran AC, melemahkan kebisingan mode diferensial, sinyal dan lonjakan yang tampak netral pada saluran yang dibuat oleh perubahan arus yang cepat pada konverter. L adalah mode umum atau choke terkompensasi arus dengan dua fase belitan seperti yang ditunjukkan.
Kebisingan mode umum yang dihasilkan oleh perubahan cepat dalam tegangan tahan konverter melihat choke dari saluran dan netral ke ground sebagai impedansi tinggi karena setiap kapasitor CY mengalihkan arus kebisingan ke ground. Arus normal melalui dua belitan choke menyebabkan redaman medan pada inti, memungkinkan nilai induktansi tinggi digunakan tanpa takut akan saturasi magnetik. Seringkali L adalah kopling yang kurang sempurna antara belitan sehingga beberapa induksi bocor muncul sebagai induktansi seri terpisah yang meningkatkan pelemahan mode diferensial.
CX dapat berupa nilai kapasitansi apa pun dalam batas praktis, tetapi kedua nilai CY dibatasi oleh persyaratan arus bocor bumi dan tersedia dalam tipe Y1, Y2, Y3, dan Y4 dengan peringkat tegangan operasi dan transien yang dikurangi. Kebocoran arus melalui kapasitor Y merupakan masalah potensial untuk menjembatani penghalang keamanan. Jika sambungan pembumian pelindung ke logam peralatan gagal, casing dapat ‘Flying’ melalui kapasitor Y ke tegangan saluran dan menyebabkan sengatan listrik. Oleh karena itu, nilai kapasitor-Y terbatas pada aliran yang melebihi arus yang ditentukan oleh standar yang digunakan dalam lingkungan aplikasi. Batas dapat bervariasi dari puluhan miliampere di kawasan industri hingga kurang dari 10μA dalam aplikasi medis terapung jantung.
R1 adalah resistor ohmik tinggi yang melepaskan CX, biasanya 1MΩ, jika supply AC tiba-tiba dilepas dan beban tidak dapat digunakan untuk mengalirkan muatan, meninggalkan tegangan sisa yang berpotensi berbahaya pada pin konektor AC. Standar seperti IEC 62368-1 untuk ITE dan keamanan peralatan media mengharuskan R1 untuk melepaskan kapasitor ke kurang dari 60 V setelah 2 detik untuk CX >300 nF, dan kurang dari 60 V untuk CX <300 nF. Seharusnya. Sekali lagi, batas voltase yang diizinkan lebih tinggi untuk peralatan yang hanya dapat diakses oleh personel terlatih.
Standar lain berbeda – misalnya IEC 60601-1 untuk peralatan medis memerlukan pengosongan kurang dari 60V setelah 1 detik, tetapi tidak ada persyaratan untuk CX kurang dari 100nF. Standar seperti IEC 62368-1 juga memberlakukan persyaratan pada resistor untuk menahan tegangan transien dengan resistansi 10% atau kurang jika resistor dipasang sebelum sekering. Jadi R1 akan menjadi komponen bernilai tinggi. Dalam beberapa aplikasi, daya yang dihamburkan dari R1 dalam kondisi normal dibatasi untuk mematuhi batas yang diamanatkan oleh agensi pada kehilangan siaga atau tanpa beban oleh Departemen Energi AS (DoE) dan arahan ErP Eropa.
Dalam aplikasi komersial, sekering tunggal di saluran tidak apa-apa. Jika elemen sekering sesuai dengan standar, seperti yang disebutkan, spesifikasi komponen hilir seperti R1 dilonggarkan. Beberapa aplikasi, seperti perangkat medis dan Kelas II, IT, tidak hanya menerapkan saluran hidup dalam situasi sekering tunggal, tetapi harus menerapkan saluran dan netral untuk menutupi kemungkinan pembalikan koneksi yang tidak disengaja yang mengandalkan arde pelindung pendek di masukan pasokan.
Perangkat hulu ini mungkin diberi peringkat untuk nilai arus tinggi untuk melindungi kabel untuk banyak muatan dan mungkin tidak mati dengan cepat karena kesalahan peralatan, yang menimbulkan bahaya kebakaran. Penggunaan ganda memiliki kekurangannya, tetapi saluran arus lebih netral hanya dapat membuka sekering netral, dan peralatan jelas mati tetapi masih memiliki sambungan langsung di dalamnya.
Pemilihan Filter
Bentuk mekanis dari filter adalah titik awal alami. Varian tersedia dengan opsi untuk sakelar dan tidak ada, bentuk IEC sekrup atau snap-on untuk pemasangan dengan satu atau dua sekering bergantung pada persyaratan aplikasi. Tipe geometri IEC diberi peringkat 10A untuk C14 dan 16A untuk C20, dengan komponen dudukan sasis yang mampu lebih besar dari 20A. Filter dudukan sasis biasanya dipasang langsung pada bentuk logam dengan pelindung enam sisi dan arde konduktif, memberikan pelemahan EMI yang sangat efektif.Untuk semua jenis, versi medis yang menghilangkan kapasitor Y mengurangi arus bocor hingga maksimum 5μA. Ini berarti redaman mode umum berkurang dan mungkin perlu diperbaiki di tempat lain, seperti filter kaskade.
Nilai arus dapat dengan mudah dihitung dari kebutuhan daya beban dengan tegangan masukan terendah dan faktor daya beban. Misalnya, peringkat untuk filter yang membutuhkan 200W dengan faktor daya 0,9 pada 90VAC adalah arus 200W/(0,9x 90VAC) = 2,47A, dan dalam hal ini, filter standar 3A dapat dipilih.
Memilih atenuasi yang diperlukan dari sebuah filter paling baik dilakukan dengan mengukur kinerjanya yang tidak terpasang dan kemudian menghitung kerja tambahan yang diperlukan dari filter eksternal. Kurva atenuasi dalam lembar data filter mewakili kinerja, tetapi perlu diingat bahwa kinerja lembar data berada di bawah kondisi pengujian yang ditentukan (biasanya sumber 50 ohm dan impedansi beban).
Sumber AC dapat distandarisasi dengan menggunakan jaringan line impedance stabilizer (LISN), tetapi beban aplikasi bisa sangat berbeda. Modul filter dengan filter internal yang mengalir dalam power supply AC-DC berpotensi beresonansi, menghasilkan hasil yang tidak dapat diprediksi yang dapat memperkuat EMI pada frekuensi kritis.
Misalnya, plot EMI diambil dari konverter AC-DC khas dari XP Power, bagian PBR500PS12B, berjalan pada 230VAC dan 180W ditunjukkan pada Gambar 3. Plot menunjukkan kepatuhan yang baik terhadap batas emisi EN 55032 Kelas B untuk deteksi puncak semu. Sebuah filter kemudian dimasukkan ke dalam saluran AC, tipe XP-Power FCSS06SFR, dengan karakteristik redaman seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Garis putus-putus adalah mode diferensial dan garis padat adalah pelemahan mode umum. Hasil Hasil lengkap disajikan pada Gambar 5.
Hingga 1 MHz, atenuasi filter menurunkan emisi dengan jumlah yang diharapkan, tetapi di atas 10 MHz tidak ada ekspektasi peningkatan, artinya filter modular tidak ‘melihat’ 50 Ω sebagai terminasi pada frekuensi ini dan memberikan redaman yang lebih rendah dari yang diharapkan. Ini menegaskan perlunya pengukuran praktis untuk memastikan kepatuhan terhadap peraturan.
Kesimpulan
Kepatuhan EMC sejak dini sangat penting untuk menghindari kesalahan mahal dalam pengujian produk akhir. Solusi ini menambah biaya yang tidak perlu, dapat menjadi kontraproduktif, dan dapat menyebabkan hasil pelemahan yang tidak diharapkan, serta filter modular besar pada tahap masukan AC. Filter EMI Modular Produsen power supply seperti XP Power dapat melengkapi jajaran produk power supply AC-DC mereka dengan filter modular dengan peringkat saat ini 1 hingga 20 A dalam format dudukan sasis dan input IEC. Versi tersedia untuk ITE, aplikasi medis industri dan kebocoran rendah, dan termasuk filter untuk aplikasi tiga fase arus tinggi dengan lebih banyak lagi yang ditambahkan. Komponen satu dan dua tahap tersedia untuk redaman yang ditingkatkan, bersama dengan versi khusus jika diperlukan.Selain itu, XP-Power menawarkan kepada pelanggan dukungan aplikasi komprehensif untuk desain dan penggunaan fasilitas pengujian pra-kepatuhan EMC secara gratis di berbagai lokasi di seluruh dunia.