Progetto Di Un Filtro Emi

[MusicIsLife]

Ciao a tutti.

Ultimamente mi sono messo a "studiare" i filtri EMI, quelli per togliere i disturbi a frequenze generalmente da 150kHz a 30MHz sui vari circuiti elettronici.

Mi era venuta in mente una domanda forse stupida: ma è possibile collocare un filtro EMI a pi-greco sulla tensione di alimentazione continua e non alternata? Se fosse possibile, sarebbe comunque utile o è praticamente senza senso?

Perchè ho letto in giro che i filtri EMI vengono applicatti direttamente all'ingresso della tensione di rete del circuito da realizzare.

Altra domanda: un filtro a pi-greco con induttanze e condensatori ha una frequenza di taglio ottenibile come 1/(2*pi*sqrt(LC))?

Grazie a tutti!

[Livio Orsini]

I filtri EMI hanno un duplice scopo: evitare l'ingresso di disturbi provenienti dalla rete, impedire ai disturbi generati dall'apparato di "sporcare" la rete.

Per raggiungere questo scopo sono completamente simmetrici e lavorano sulle 2 fasi (su 3 per i trifasi).

Quando gli alimentatori eran solo lineari, quelli "buoni" avevano almeno un "pgreco" C-R-C, dopo il ponte. Quelli migliori avevano 2 celle C-L-C in cascata. In questo modo, oltre a livellare il ripple, si bloccava buona parte dei disturbi condotti da e per l'apparecchaitura.

I metodi di buona progettazione prevedono filtri R-C direttamente sull'alimentazione degli OP e di altri circuiti lineari, oltre a C di by pass sui digitali. Si usa anche mettere subito, appena dopo l'ingresso sulla scheda, un LC sulle alimentazioni. Tutti questi accorgimenti servono a filtrare le componenti in HF sulla continua.

In ordine alle frequenze di taglio.

Per una cella semplice LC puoi calcolarti la frequenza di attenuazione a -3 dB (0.707) con l'applicazione della legge di ohm (se conosci le impedenze di generatore e di utilizzatore). Per celle più complesse le cose si fanno....più cpmplicate. I filtri si risolvono con equazioni in poco .... pesanti. In genere si aprla di filtri di Gaus, Tchebichef, Butterworth, etc. in funzione di tipi di polinomi che ne permettono la risoluzione.

[MusicIsLife]

Grazie Livio per la risposta. Quindi, da quello che ho capito, vanno comunque bene per filtrare le componenti HF direttamente sulla tensione di alimentazione continua, giusto?

Io ho usato un filtro a pi-greco con 2 celle C-L-C. La tensione di alimentazione è singola e può variare tra 13 e 18V. Una cella è collegata tra il +Vcc e la massa; la seconda cella è collegata tra la massa e il - (non -Vcc ma "-" nel senso di terminale negativo di alimentazione). La massa va collegata alla carcassa metallica del contenitore.

Ho fatto una simulazione con PSPICE ed inserendo il valore di capacità di 22uF e con l'induttanza di 22mH ho un'attenuazione di oltre 10 volte alla frequenza di 1500Hz circa. Sopra questa frequenza l'attenuazione è via via crescente.

Ho inserito inoltre un diodo per l'inversione di polarità e un transil bidirezionale per bloccare eventuali extra-tensioni.

La resistenza da 56ohm è calcolata per avere una corrente massima di carico pari a 150mA circa con una tensione stabilizzata dallo Zener pari a 12V. Ho inserito il 7805 poichè mi servivano anche i 5V.

Allego lo schema tanto per far capire come è stato realizzato.

Schema

Modificato: 27 gennaio 2011 da MusicIsLife

[accacca]

Scusate mi intrometto anche se non è proprio attinente

volevo segnalare un programma simulazione filtri EMI per linee segnale della murata

http://www.murata.com/products/design_supp...efss/index.html

Le soluzioni sono ovviamente legate ai loro cataloghi ma è interessante provare a fare delle simulazioni

Modificato: 27 gennaio 2011 da accacca

[Livio Orsini]

Bella segnalazionme accacca!

La topologia del filtro è classica e dovrebbe funzioanre correttamente.

Il fatto di mettere questi filtri direttamente sulla presa AC permette di "ammazzare" i disturbi condotti subito, prima che entrino nell'apparato. Una volta dentro è sempre più difficile rimuoverne le nefaste conseguenze.

Io tisuggerirei di mettere comuneur uno Shaffner (per me sonj sempre i migliori) sulla presa/spina a 230 V.

[MusicIsLife]

Ehm però mi viene una domanda da fare. La frequenza di taglio complessiva del filtro implementato nel mio circuito, come la si calcola??

Altra cosa: il mio circuito di alimentazione alimenta un accelerometro con relativa elettronica di elaborazione. Il filtro EMI sarebbe da collegare anche sulla linea dell'elettronica di elaborazione nel caso in cui il segnale venga trasferito su un bus di campo dipo CAN-BUS?

[lelerelele]

i disturbi a cui ti riferisci, suppongo siano quelli relativi alle emissioni di disturbi in rete, per i quali penso basti il filtro che hai messo all'entrata.

certo che per i disturbi emessi via onde radio è tutta un'altra cosa.

in tutti i casi penso che devi sapere prima di tutto a quale settore elettronico l'apparecchiatura deve essere impiegata, dopo di che si trovano le direttive di riferimento per l' EMC di quel settore e da qua si ha un'idea delle misure da adottare.

noi progettiamo apparecchi del settore elettrodomestico, e la norma di riferimento è la più rognosa, (il peggiore è ovviamente il medicale), per esempio il settore industriale è molto più blando.

[MusicIsLife]

Fai conto che il circuito va posizionato su una gru, di quelle con il braccio estensibile. La tensione è quindi prelevata dalla batteria e, per questo motivo, le specifiche forniscono una tensione da 13 a 18V circa.

Ci è stato detto comunque di inserire il filtro EMI in modo da eliminare eventuali componenti di alta frequenza. Il mio unico problema è sapere qual è la formula per calcolare la frequenza di taglio dato che l'EMI si comporta da passabasso.

[Livio Orsini]

Sempre la solita mania di fornire i dati a rate! Perchè non si dice tutto e subito?

Se questa precisazione l'avessi fatta subito, al primo post, avremmo potuto centrare meglio il problema.

Su quella linea rischi di avere di tutto e di più in fatto di disturbi. Il filtro dovrebbe tagliare già a 0,01 Hz!

Cura, particolarmente, la componentistica e la connessione di massa, oltre che, ovviamente, la terra stessa.

Per i condensatori ti consiglio l'uso di elettrolitici al tantalio e ceramici multistrato.

I filtri sull'alimentazione tagliano solo i disturbi condotti, non quelli irradiati, almeno in modo diretto. Però anche tra quelli condotti la gamma di frequnza non è ristretta, anzi.... Verifica nelle specifiche le bande entro cui si devono effetture i test di compatibilità elettromagnetica.

Nel caso degli elettrodomestici la cura è particolarmente rivolta all'emissione; nel dispsoitivi industriali la prima preoccupazione è l'immunità hai disturbi. Nel medicale....tutto.

[MusicIsLife]

Sorry!!! Non sapevo di dover fornire l'applicazione! Effettivamente non ci ho pensato

Comunque praticamente dovrei aumentare più che posso la capacità dei condensatori per abbassare la frequenza di taglio?

Se uso la legge f=1/(2*pi*sqrt(LC)), va bene?? Così so come modificare i valori di induttanza e capacità.

[Livio Orsini]

Il problema grosso è stimare l'impedenza d'ingresso e di uscita del filtro.

Io non mi farei grandi masturbazioni mentali sulle frequenze di taglio, tanto basta stare sopra lo 0 Hz e sotto i 25 Hz (valore spannometrico). Mi preoccuperei, piuttosto del layout e dei componenti. Il layout per evitare scavalchi e rientri; i componenti devono avere parassiti minimi. Ad esempio elettrolitici in alluminnio son molti induttivi, quindi meglio usare quelli al tantalio. Idem per le induttanze: devonom avere bassa capacità parassita.

[MusicIsLife]

Ma per calcolare i componenti in modo da stare sotto i 25Hz, posso usare la formula che ho scritto?

[Livio Orsini]

Se fosse una sola cella L-C si. Qui, invece, si tratta di due celle p-greco e le cose sono un poco più complicate. Se proprio vuoi, puoi fare una ricerca sul web, trovi parecchio materiale sui filtri.

[lelerelele]

magari sto vaneggiando......

ma mi chiedo se sia semplice (a livello di componenti) realizzare un passabasso sotto i 25 Hz.

se dalla tua alimentazione ottieni una tensione nuovamente raddrizzata con un diodo veloce, poi filtri normalmente con condensatore, come se stessi raddrizzando una tensione alternata, e magari vai anche a stabilizzare il tutto, l'unica cosa che dovresti disaccoppiare dai disturbi sarebbe la massa, ammesso che serva, attraverso una induttanza.

in questo modo comunque dovresti pararti le chia**e da tutti i disturbi a frequenze relativamente basse.