NESA014 march 2023
9.2 高壓測試
圖 9-4 和 圖 9-5 展示利用高效率 GaN CCM 圖騰柱免橋接功率因數修正 (PFC) 參考設計 (TIDM-1007，如 圖 3-2 所示) 的功率級，以 TPSF12C1-Q1 單相 AEF IC 測量的 CM EMI 性能，其為一款 3.3 kW 單相免橋接 PFC 轉換器 [3]，附帶 LMG3410 GaN 功率裝置，切換頻率為 100 kHz。
圖 9-4 具有 TIDM-1007 的 EMI
性能：使用相同濾波器停用與啟用 AEF
圖 9-5 具有 TIDM-1007 的 EMI
性能：相較於大型扼流器被動式濾波器的小型扼流器 AEF 設計如 圖 9-4 所示，AEF 可在低頻率範圍 (150 kHz 至 3 MHz) 下提供最高 15 至 30 dB 的 CM 雜訊衰減，讓濾波器能夠藉由 1-mH 及 4-mH 奈米晶扼流器，實現與具兩個 12-mH 扼流器的被動式濾波器設計相等的 CM 衰減性能，如 圖 9-5 所示。為公平比較，這些扼流器衍生自相同元件系列，核心材料也相似 (廠商：Würth Elektronik)。此外，由於繞組內寄生電容較低，AEF 架構設計的較小尺寸扼流器在 10 MHz 以上的頻率下提供更好的衰減。
圖 9-6 顯示用於 EMI 結果的濾波器的照片，如 圖 9-5 所示。AEF 使 CM 扼流器的體積減少了 52%，如 圖 9-7 中的重點標示。
圖 9-6 由 AEF 實現的尺寸縮減：被動濾波器
(a)；主動濾波器 (b)
圖 9-7 由 AEF (a)
實現的面積、體積、成本與重量縮減；扼流器大小比較 (b)表 9-1 擷取 圖 9-6 中反白顯示的 CM 扼流器的適用參數。AEF 在 10 ARMS (PCU = 6 W–2.36 W = 3.64 W，忽略因溫度上升所造成的繞組電阻) 下，減少 60% 總銅耗，代表零組件操作溫度降低，電容器使用壽命增加。
| 濾波器 | CM 扼流器零件編號 | 數量 | LCM (mH) | RDCR (mΩ) | fSRF (MHz) | 尺寸 (長 × 寬 × 高，公釐) | 質量 (g) | PCu (W) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 被動式 | 7448051012 | 2 | 12 | 15 | 0.8 | 23 × 34 × 33 | 36 | 3.0 |
| 活躍 | 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 為 CM 扼流器提供阻抗曲線以強調具有更高自諧振頻率和提升的高頻性能的更小尺寸零組件。作為因繞組內電容較低而導致高頻下較高 CM 阻抗的範例，電網側 CM 扼流器的阻抗在 30 MHz 時從 150 Ω 增加到 1.1 kΩ (當從被動式設計的 12 mH 增加到主動式設計的 1 mH 時)。圖 9-8 中 10 MHz 和 30 MHz 處顯示的 × 和 o 標記，標定了被動式和主動式設計各自的阻抗。對於主動式設計，高於 10 MHz 的較高扼流器阻抗在很大程度上排除了對電網側 Y 電容器的需求。
圖 9-8 被動式設計 (2×12 mH) 與主動式設計 (4 mH 與
1 mH) 中所選 CM 扼流器的阻抗特性如同預期，與單相設計中常見的垂直安裝扼流器相比，三相電路中水平安裝的扼流器通常可減少更大比例的體積。