功率密度是汽車車載充電器和服務器電源等高度受限系統(tǒng)環(huán)境中的主要指標。務必要減小電磁干擾 (EMI) 濾波器元件的體積，從而確保解決方案能夠滿足嚴苛的外形尺寸要求。

鑒于接觸電流安全要求，用于上述和其他高密度應用的共模 (CM) 濾波器通常會限制總 Y 電容大小，因此需要大尺寸共模扼流圈來實現目標轉角頻率或濾波器衰減特性。這導致了權衡后的無源濾波器設計采用笨重且昂貴的共模扼流圈，尺寸相當于整個濾波器大小。

隨著無源器件逐漸跟不上高速功率半導體器件以及電路拓撲的發(fā)展，無源濾波器的體積是提高功率密度的限制因素之一。實際的濾波器實現會占用電源解決方案總體積的 30%.

有源 EMI 濾波器 (AEF) 電路可為新一代電源管理系統(tǒng)實現更緊湊的濾波器解決方案。空間受限型應用可使用有源電源濾波器集成電路 (IC)?減小磁性元件的尺寸和濾波器的總尺寸。AEF 的其他優(yōu)勢包括：通過降低元件功率損耗來改善熱管理并提高可靠性、減少受限空間內元件之間的耦合、簡化機械和封裝設計以及降低成本。

AEF

在交流線路中連接檢測和注入 Y 電容器后，該電路旨在減小濾波器的總體積，同時保持向機箱地導入低的工頻漏電流。這可以通過使用有源電路來實現，有源電路可以調節(jié)注入電容器的頻率響應，即通過實際增加容值來實現高頻率。繼而，在目標頻率范圍內用于降低 EMI 而增加的注入電容會降低共模扼流圈電感，使其低于具有類似衰減作用的無源濾波器的電感值。

使用 AEF 的電路優(yōu)勢如下：

· 具有簡化的濾波器結構、寬工作頻率范圍以及高穩(wěn)定性裕度(使用共模 AEF 快速入門計算器工具進行計算)。

· 具有更小的共模扼流圈尺寸，體積更小、重量更輕、成本更低。此外，還能減少扼流圈自寄生效應，從而更大程度降低銅損并實現更出色的高頻衰減性能。

· 無需額外的磁性元件。AEF 電路僅使用檢測和注入 Y 電容器，在故障狀況期間對峰值接觸電流沒有影響。

· 使用以機箱地為基準的低壓 AEF IC 可增強安全性。

· 獨立式 IC 實現可靠近濾波器元件靈活放置。

· 線電壓浪涌抗擾度有助于滿足國際電工委員會 61000-4-5 標準。

本例中的 AEF 在 10A 電流下可減少 60% 的總銅損(忽略繞組電阻隨溫度升高而增加)，這可以降低元件工作溫度并提高可靠性。

結語

要為高密度開關穩(wěn)壓器中的 EMI 濾波器級實現高效緊湊的設計具有挑戰(zhàn)性，對于優(yōu)先考慮解決方案尺寸和成本的汽車和工業(yè)應用來說，尤其如此。有源濾波器解決方案可以抑制測得的共模噪聲，其實際效果表明，與同等的純無源濾波器設計相比，有源濾波器解決方案可以顯著減小共模扼流圈元件的體積。