Presentazione workshop

compatibili per natura

Relatori: Andrea VolpiniIng. Stefano FabianiIng. Manuele

Marconi Roberto Volpini

Giovedì 18 giugnoHotel Cristoforo Colombo Ancona

Workshop su attenuazione dei disturbi condotti da alimentatori a commutazione

• Le maschere della normativa sulle EMI condotte (CEI EN 55022)

• Un setup di misura “semplificato”

• Apparati di misura: LISN e analizzatore di spettro

• Introduzione alle prove pratiche: circuiti e componenti

• Figure di accompagnamento alle prove pratiche

Limiti della norma CEI EN 55022

Utilizzeremo la norma IEC-CEI EN 55022 Classe B (più restrittiva), che relativamente alle emissioni condotte, definisce i limiti:

Le nostre misure sono dette di precompliance, in quanto indicative delle prestazioni di massima relativamente alla compatibilità elettromagnetica e non valevoli ai fini della certificazione di prodotto.

Useremo per risparmiare tempo un rivelatore di picco anziché di quasi-picco

La normativa richiede il rispetto dei limiti di quasi-picco e di valor medio, che devono essere verificati con appositi rivelatori sul ricevitore EMI (analizzatore di spettro).

Inoltre, per ogni fluttuazione del valore misurato attorno alla maschera, la lettura va ripetuta per almeno 15sec a ciascuna frequenza, prendendo infine la misurazione peggiore.

Inoltre, si devono effettuare le misure su un campione statistico significativo e ai fini della conformità alla norma vanno interpolati i risultati ottenuti su tutti i campioni, secondo una formula esplicita contenuta nella norma

Alcuni dettagli relativi a misure per certificazione di prodotto

Setup di misura “semplificato”.

Setup di misura “semplificato” (2)

Altri accorgimenti da seguire (misure in camera schermata):

1. Il cavo di alimentazione dalla LISN all’EUT deve essere di massimo 1m e non toccare sul piano di massa metallico orizzontale di riferimento. Se è più lungo, va acciambellato in una matassa da 30 a 40cm massimi di lunghezza.

2. L’EUT prende il riferimento di terra dalla LISN e lo stesso per il piano di massa.

3. Eventuali apparecchi ausiliari vanno posti sul tavolo a non meno di 10cm dall’EUT.

4. La LISN deve stare a 80cm dall’EUT e quest’ultimo a 80cm dal piano di massa orizzontale

5. I cavi che collegano l’EUT a un apparato ausiliario devono stare a non meno di 40cm da un piano di massa verticale

La LISN (Line Impedence Stabilization Network)

Richiesta dalla EN55022 e definita nella CISPR 16-1.

C1=1uF, L=50uH, C2=100nF, Rn=Rf=50Ω

La LISN (Line Impedence Stabilization Network) (2)

Funzioni della LISN:

1. Disaccoppia l’EUT dalla rete elettrica, bloccando il rumore proveniente da quest’ultima e permette di veicolare solo il rumore proveniente dell’EUT verso il ricevitore EMI

2. Fornisce al rumore proveniente dall’EUT una impedenza di carico determinata e fissa, mentre l’impedenza delle rete elettrica è non predicibile e variabile sia nel tempo che nello spazio

Data la presenza dei 2 condensatori C1 dentro la LISN, è necessario interporre tra la LISN stessa e la rete elettrica un trasformatore di isolamento che eviti il trigger del differenziale di protezione (attivato per correnti di dispersione verso terra molto piccole - 30mA circa)

Il ricevitore EMI: l’analizzatore di spettro

Permette lo studio della composizione spettrale del segnale al suo ingresso. Deve essere impostato con opportuni valori dei parametri di scansione, secondo quanto asserito dalla normativa che per la classe B stabilisce:

• Frequency Span: 150kHz – 30MHz

• Resolution Bandwidth (a 6dB): 9kHz

• Tipo di rivelatore: Quasi-peak e AVG

Provvisto di tracking generator, può essere usato per condurre misure di attenuazione sui filtri

Scopo degli esperimenti pratici

1. Scelta del materiale con cui è fatto il choke (basse permeabilità iniziali sostengono il valore induttivo per forze magnetizzanti più elevate, ma richiedono più spire a parità di valore induttivo)

2. Costruzione meccanica del choke (ad esempio, realizzare un valore induttivo con induttore ad alta μi in un solo strato è ben diverso dal realizzarlo con materiale a bassa μi e due strati che modifica anche grandemente i parametri parassiti)

3. Numero e tipologia degli stadi di filtraggio (l’attenuazione di MC e MD è la risultante della combinazione anche dei parassiti su ogni componente, e talvolta possono aiutare il filtraggio di MD)

4. Posizione relativa degli induttori e condensatori di classe Y (si mettono tendenzialmente per il filtraggio a frequenze medio alte del rumore di MC, ma tendono a peggiorare il filtraggio di MD)

Più che il filtraggio in sé, scopo delle prove che eseguiremo è evidenziare il contributo dato al filtraggio dalle seguenti scelte di progetto del filtro:

Svolgimento degli esperimenti pratici. Gli induttori delle prove

Choke A Choke B Choke C Choke D

Choke E Choke F MD tamburino MD toroide

Svolgimento degli esperimenti pratici. Gli induttori delle prove (2)

Choke Aμi4300, 50T

Lp 12mHRdc 476mΩLleak 105uH

Choke Bμi7000, 50T


Choke Cμi10000, 50T


Choke Dμi7000, 40T


Choke Eμi10000, 33T


Choke Fμi4300, 74TDoppio strato


MD tamburino

Lp 168uHRdc 191mΩCp 14pF

MD toroide

Lp 162uHRdc 160mΩCp 3pF

Gli induttori a permeabilità iniziale più alta permetteranno a parità di valore induttivo realizzato su stessa meccanica di sostenere correnti massime più elevate, in virtù del filo maggiorato.

Svolgimento degli esperimenti pratici. Il circuito che useremo per le prove singolo stadio MC e singolo stadio MC + MD

Svolgimento degli esperimenti pratici. Il circuito che useremo per le prove doppio stadio MC e doppio stadio MC + MD

Prova n.1. Influenza della capacità C9 (il primo fronte di difesa dall’SMPS alla rete)

Attenuazione di MDCurva Blu

Curva rossa

Prova n.2. Influenza delle coppie Y2

Curva Blu

Attenuazione di MD

Curva verde

Curva rossa

Prova n.3. Influenza dello stadio differenziale

Curva Blu

Attenuazione di MD

Curva rossa

Curva verde

Prova n.4. Influenza del valore induttivo, stessa costruzione, diverso materiale

Curva Blu

Attenuazione di MD

Curva rossa

Curva verde

Prova n.5. Influenza della costruzione, stesso valore induttivo, diverso materiale

Curva Blu

Curva rossa

Attenuazione di MD

Curva verde

Prova n.6. Costruzione monostrato VS doppio strato, stesso valore induttivo, diverso materiale

Attenuazione di MD

Curva Blu

Curva rossa

Prova n.1B. Filtraggio differenziale VS comune con doppio stadio di choke MC

Curva Blu

Curva rossa

Curva verde

Continua

Prova n.1B. Filtraggio differenziale VS comune con doppio stadio di choke MC (2)

Attenuazione di MD Attenuazione di MC

Attenzione!

Ciò che sembrava filtrare meglio il rumore di MD (verde, choke doppio-strato) sembra filtrare peggio il rumore di modo comune. Infatti, l’alta induttanza dispersa del choke doppio strato (315uH contro i circa 100uH degli altri) aiuta il filtraggio di MD, ma unito alla maggiore capacità parassita, peggiora il filtraggio del MC

Prova n.2B. Influenza delle coppie Y nel filtraggio di MC

Curva Blu

Curva rossa

Attenuazione di MC

Curva verde

Prova n.3B. Influenza delle induttanze differenziali nel doppio stadio MC

Attenuazione di MD

Curva Blu

Curva rossa

Curva verde

Grazie dell’attenzione!

Presentazione workshop

Engineering

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