ZHCAC52 march 2023 TPSF12C1 , TPSF12C1-Q1 , TPSF12C3 , TPSF12C3-Q1
9.2 高壓測試
圖 9-4 和圖 9-5 展示了使用 TPSF12C1-Q1 單相 AEF IC 測得的 CM EMI 性能，其中使用了高效率 GaN CCM 圖騰柱無橋功率因數校正 (PFC) 參考設計（圖 3-2 所示的 TIDM-1007）的功率級，這是一款 3.3kW 單相無橋 PFC 轉換器 [3]，采用了開關頻率為 100kHz 的 LMG3410 GaN 功率器件。
圖 9-4 采用 TIDM-1007 時的 EMI
性能：使用同一濾波器，禁用和啟用 AEF
圖 9-5 采用 TIDM-1007 時的 EMI
性能：小扼流圈 AEF 設計，與扼流圈無源濾波器比較從圖 9-4 中可以明顯看出，AEF 在低頻范圍（150kHz 至 3MHz）內提供 15dB 至 30dB 的 CM 噪聲衰減，因此使用 1mH 和 4mH 納米晶扼流圈的濾波器可實現與使用兩個 12mH 扼流圈的無源濾波器設計相當的 CM 衰減性能（如圖 9-5 所示）。為了支持公平比較，這些扼流圈來自采用相似磁芯材料的同一元件系列（供應商：Würth Elektronik）。此外，由于繞組內寄生電容較低，基于 AEF 的設計的較小尺寸扼流圈可在 10MHz 以上的頻率下提供更好的衰減。
圖 9-6 展示了用于實現圖 9-5 中所示 EMI 結果的濾波器的照片。AEF 可將 CM 扼流圈的箱體體積降低 52%，如圖 9-7 所示。
圖 9-6 AEF 實現的尺寸縮減：無源濾波器
(a)；有源濾波器 (b)
圖 9-7 AEF 實現的面積、體積、成本和重量縮減
(a)；扼流圈尺寸比較 (b)表 9-1 列出了圖 9-6 中突出顯示的 CM 扼流圈的適用參數。AEF 在 10ARMS 時可降低 60% 的總銅損（PCU = 6W – 2.36W = 3.64W，忽略因溫升而增加的繞組電阻），這意味著元件工作溫度更低、電容器壽命更長。
| 濾波器 | CM 扼流圈器件型號 | 數量 | LCM (mH) | RDCR (mΩ) | fSRF (MHz) | 尺寸(L × W × H, mm) | 質量 (g) | PCu (W) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 無源 | 7448051012 | 2 | 12 | 15 | 0.8 | 23 × 34 × 33 | 36 | 3.0 |
| 運行 | 7448041104 | 1 | 4 | 8.5 | 10 | 19 × 28 × 28 | 17 | 1.7 |
| 7448031501 | 1 | 1 | 3.3 | 40 | 17 × 23 × 25 | 10 | 0.66 |
圖 9-8 提供了 CM 扼流圈的阻抗曲線，旨在突出具有更高自諧振頻率和更高高頻性能但尺寸更小的元件。更低的繞組內電容在高頻下會使 CM 阻抗更高，例如，電網側 CM 扼流圈在 30MHz 時的阻抗從 150Ω 增加到 1.1kΩ（從無源設計中的 12mH 到有源設計中的 1mH）。圖 9-8 在 10MHz 和 30MHz 處的 × 和 o 標記表示無源和有源設計的相應阻抗。有源設計在超過 10MHz 后具有更高的扼流圈阻抗，因此在很大程度上消除了對電網側 Y 電容器的需求。
圖 9-8 無源設計 (2 × 12mH) 和有源設計（4mH 和
1mH）中所選的 CM 扼流圈的阻抗特性正如預期的那樣，相對于單相設計中常見的垂直安裝扼流圈，三相電路中的水平安裝扼流圈通常可以更大程度減少空間占比。