Alimentazione: alcuni suggerimenti (parte 8) – Come ridurre le interferenze elettromagnetiche variando la frequenza dell’alimentatore
![](https://elettronica-plus.it/wp-content/uploads/sites/2/2009/03/eo-testata-rosso-bianco.jpg)
Dalla rivista:
Elettronica Oggi
In questo articolo vi presentiamo una tecnica che può aiutarvi a soddisfare i requisiti EMI e, forse, a semplificare il design del filtro. Con questa tecnica viene modulata la frequenza di commutazione dell’alimentatore per distribuire l’energia del rumore sulle bande laterali e modificare lo spettro dei disturbi dalla banda stretta alla banda larga (firma spettrale), attenuando in modo efficace i picchi armonici. È da notare che le interferenze elettromagnetiche non vengono ridotte, ma solo ridistribuite.
Con una modulazione sinusoidale, due delle variabili che è possibile controllare sono la frequenza di modulazione (fm) e la deviazione di frequenza dell’alimentatore (Δf). L’indice di modulazione (β) è il rapporto tra queste due grandezze, ovvero:
β =Δf/fm
![Figure_01b](http://elettronica-plus.it/wp-content/uploads/sites/2/2011/02/Figure_01b-300x133.jpg)
Fig. 1 – La modulazione della frequenza dell’alimentatore espande la firma spettrale delle interferenze EMI
La figura 1a mostra in quale misura varia l’indice di modulazione in caso di forme d’onda sinusoidali. Con β=0 non c’è spostamento di frequenza ed è presente una sola riga spettrale. Con β=1, lo spettro di frequenza inizia ad ampliarsi e la componente centrale scende del 20%. Con β=2, lo spettro di frequenza si amplia ulteriormente e la componente più grande della frequenza rappresenta il 60% rispetto al caso originale. Per quantificare l’energia presente in questo spettro è possibile utilizzare la teoria della modulazione di frequenza. Secondo la regola di Carson, la maggior parte dell’energia sarà contenuta in una larghezza di banda pari a 2 * (Δf + fm). La figura 1b mostra indici di modulazione ancora più elevati, dimostrando che è possibile ridurre i valori di punta dei disturbi EMI di oltre 12 dB.
![Figure_02](http://elettronica-plus.it/wp-content/uploads/sites/2/2011/02/Figure_02-300x222.jpg)
Fig. 2 – Variando la frequenza dell’alimentatore si attenua la componente fondamentale, ma si aumenta il rumore di fondo
Per questi motivi, la scelta ricade in genere su una frequenza di modulazione non troppo superiore alla larghezza di banda del ricevitore, ma fuori dal range udibile. Come risulta ovvio dalla figura 1b, è preferibile una modifica elevata della frequenza operativa. È tuttavia importante sapere che questo avrà degli effetti sul design dell’alimentatore. Quindi è consigliabile scegliere i componenti magnetici in riferimento alla frequenza operativa più bassa. Il condensatore di uscita deve inoltre gestire correnti di ripple più elevate, a causa del funzionamento a frequenza più bassa.
La figura 2 mostra un confronto delle prestazioni EMI misurate con e senza modulazione della frequenza. L’indice di modulazione è pari a quattro e, come previsto, la riduzione delle interferenze elettromagnetiche è nell’ordine degli 8 dB con la componente fondamentale. Sono però da notare anche altri aspetti. Le armoniche sono distribuite sulle bande di frequenza in base al relativo numero, vale a dire che la terza armonica viene espansa tre volte in più rispetto alla componente fondamentale. Lo stesso si ripete alle frequenze più alte, elevando notevolmente il rumore di fondo rispetto al caso a frequenza fissa. Di conseguenza questa tecnica potrebbe essere inutilizzabile nei sistemi a basso rumore, ma risulta vantaggiosa per molti sistemi, per via della maggiore flessibilità di progettazione e della riduzione dei costi del filtro EMI.
Un ringraziamento a John Rice e Mike Segal di Texas Instruments per il loro lavoro in questo settore. Il prossimo argomento della rubrica sarà la valutazione dell’aumento di temperatura dei componenti.
Per ulteriori informazioni sulle soluzioni per l’alimentazione, visitare il sito www.power.ti.com. Per eventuali domande sui contenuti del presente articolo potete contattarmi all’indirizzo powertips@list.ti.com.
Fonti di riferimento
1 – “Reduction of Power Supply EMI Emissions by Switching Frequency Modulation,” Feng and Chen, IEEE Transactions on Power Electronics, 1994.
2 – “EMI Filter Design, SEM1500, Topic 1”: http://focus.ti.com/docs/training/catalog/events/event.jhtml?sku=SEM403002
Robert Kollman, Texas Instruments
Contenuti correlati
-
Finanziamenti per 1,6 miliardi per Texas Instruments
Texas Instruments (TI) ha firmato un memorandum d’intesa preliminare non vincolante con il Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti per un finanziamento diretto fino a 1,6 miliardi di dollari. Questa operazione rientra nell’ambito del CHIPS and Science...
-
Un processore con LPDDR4 integrata accelera lo sviluppo di applicazioni
Il System-in-Package rappresenta una valida scelta di progettazione e può essere determinante per lo sviluppo di svariate applicazioni e dispositivi di tipo general purpose, nonché per soluzioni compatte e ad alte prestazioni Leggi l’articolo completo su EO519
-
Progettazione di un’applicazione per supportare ampi intervalli di tensione di ingresso e della batteria
Oltre a contribuire a ridurre i tempi di progetto, l’utilizzo di un caricabatterie ad ampio VIN e ampia VOUT permette di valutare nuove tecnologie, come la ricarica bidirezionale a energia solare Leggi l’articolo completo su EO519
-
Texas Instruments e Delta Electronics insieme per le soluzioni per EV
Texas Instruments (TI) ha stretto una collaborazione a lungo termine con Delta Electronics per creare soluzioni di ricarica di bordo e alimentazione di nuova generazione per veicoli elettrici (EV). Questa collaborazione sfrutterà le capacità di ricerca e...
-
Realizzare telecamere smart basate sull’AI con un processore “ad hoc”
Il processore AM62A è progettato per applicazioni di visione da bassa a media che richiedono una o due telecamere. Grazie al suo innovativo acceleratore per AI, all’encoder/decoder H264/H265 e al processore ISP (Image Sensor Processor) integrato dotato...
-
La correzione del fattore di potenza tramite controllo della modalità a corrente di picco
Questo nuovo metodo di controllo in modalità a corrente di picco per PFC presenta numerosi vantaggi rispetto al tradizionale metodo di controllo in modalità a corrente media che verranno illustrati in questo articolo Leggi l’articolo completo su...
-
Costruire un sensore di parametri vitali senza contatto per più pazienti per uso domestico
Con un sensore radar a onde millimetriche (mmWave) è possibile rilevare movimenti minimi, persino dal torace di un paziente (quindi i parametri vitali), movimenti a letto o addirittura monitorare più pazienti in una volta sola Leggi l’articolo...
-
Nuove gamme di dispositivi GaN da Texas Instruments
Texas Instruments (TI) ha presentato due nuove gamme di dispositivi di conversione di potenza che consentono di ottenere maggiori densità di potenza. I nuovi stadi di potenza integrati al nitruro di gallio (GaN) da 100 V di...
-
Diagnostica di carico avanzata per ridurre i tempi di downtime
Il rilevamento della corrente è una soluzione diagnostica del carico che, una volta aggiunta a una rete di distribuzione della potenza 24 VCC, permette di migliorare la raccolta dei dati, rendendo possibile diagnosticare correnti di sovraccarico, rotture...
-
Implementazione di un master IO-Link con temporizzazione deterministica
Questo articolo affronterà l’argomento dell’implementazione di master IO-Link ad alte prestazioni in sistemi industriali per ottenere tempi di ciclo precisi e latenza deterministica Leggi l’articolo completo su Embedded 91