JAJA737 march 2023 TPSF12C1 , TPSF12C1-Q1 , TPSF12C3 , TPSF12C3-Q1
9.2 高電圧テスト
図 9-4 および 図 9-5 は、高効率 GaN CCM トーテムポール・ブリッジレス力率補正 (PFC) リファレンス・デザインの出力段を使用した TPSF12C1-Q1 単相 AEF IC による CM EMI の測定性能を示します (TIDM-1007 を 図 3-2 に示す)。これは、100kHz でスイッチングする LMG3410 GaN パワー・デバイスを備えた 3.3kW 単相ブリッジレス PFC コンバータ [3] です。
図 9-4 TIDM-1007 による EMI
性能：同じフィルタを使用した AEF のディセーブルとイネーブルの関係
図 9-5 TIDM-1007 による EMI
性能：大型チョークのパッシブ・フィルタと比較した小型チョークの AEF 設計図 9-4 に示すように、AEF は低周波数範囲 (150kHz～3MHz) で15～30dB の CM ノイズ減衰を実現します。図 9-5 に示すように、1 および 4mH のナノクリスタル・チョークを使用するフィルタで、2 つの 12mH チョークを使用するパッシブ・フィルタ設計と同等の CM 減衰性能を実現できます。公正に比較するために、これらのチョークは類似のコア素材 (ベンダ：Würth Elektronik) の同じ部品ファミリに由来しています。さらに、AEF ベースの設計ではサイズの小さいチョークを使用することで、巻線内の寄生容量が小さいため、10MHz を超える周波数で減衰が改善されます。
図 9-6 は、図 9-5 に示された EMI 結果に使用されたフィルタの写真を示します。AEF を使用すると図 9-7 で強調表示されているように、CM チョークのボックス体積を 52% 削減できます。
図 9-6 AEF
でイネーブルされるサイズ縮小：パッシブ・フィルタ (a)、アクティブ・フィルタ (b)
図 9-7 AEF (a)
でイネーブルされる面積、体積、コスト、重量の低減、チョーク・サイズの比較 (b)表 9-1 は、図 9-6 で強調表示されている CM チョークの該当パラメータをキャプチャします。AEF は、10ARMS (PCU = 6W – 2.36W = 3.64W、温度上昇による巻線抵抗の増加を無視) で合計 60% の銅損低減を達成しています。これは、部品の動作温度が低下し、コンデンサの寿命が延長されることを意味します。
| フィルタ | CM チョークの型番 | 数量 | LCM (mH) | RDCR (mΩ) | fSRF (MHz) | サイズ (L × W × H、mm) | 質量 (g) | PCu (W) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| パッシブ | 7448051012 | 2 | 12 | 15 | 0.8 | 23 × 34 × 33 | 36 | 3.0 |
| アクティブ | 7448041104 | 1 | 4 | 8.5 | 10 | 19 × 28 × 28 | 17 | 1.7 |
| 7448031501 | 1 | 1 | 3.3 | 40 | 17 × 23 × 25 | 10 | 0.66 |
図 9-8 は、より高い自己共振周波数と改善された高周波性能を持つ小型部品を強調するために、CM チョークのインピーダンス曲線を示します。巻線内静電容量が小さいため、高周波数で CM インピーダンスが高い例として、30MHz でのグリッド側 CM チョークのインピーダンスは 150Ω から 1.1kΩ に増加します (パッシブ設計で 12mH からアクティブ設計では 1mH に変化する場合)。図 9-8 の 10MHz および 30MHz で表示される × および o のマーカーは、パッシブ設計およびアクティブ設計のそれぞれのインピーダンスを分界します。アクティブ設計では、10MHz を超えるチョーク・インピーダンスにより、グリッド側の Y コンデンサはほとんど不要になります。
図 9-8 パッシブ設計 (2 × 12mH) およびアクティブ設計
(4mH および 1mH) で選択した CM チョークのインピーダンス特性予想どおり、三相回路で水平に取り付けられたチョークは、一般に単相設計で一般的に使用される垂直方向に取り付けられたチョークに比べて、フットプリントをさらに削減できます。