Development of an active EMI filter for CM conducted emissions and comparison with an integrated solution

Technological advances in recent decades have led to incredible increases in performance and power density in electronic converters. On the other hand, passive components and conducted emission filtering systems have not seen a similar level of development. This fact has made the size of EMI filters more and more relevant and, currently, they can occupy more than one third of an electronic board, thus representing one of the main limitations in the compactness of an electronic system. Active filtering systems are one proposal in trying to overcome this problem. This document presents the development of an active EMI filter for filtering common-mode conducted emissions, discussing in depth its choice of topology, design, and performance in different practical cases. Nevertheless, issues limiting applications of this technology are also considered. The results obtained are then compared with those obtained by employing a commercially available integrated solution. In addition, the development of a system capable of separating common-mode and differential-mode noise, employed in the experimental evaluation of the performance of the EMI filters mentioned above, will also be discussed.

I progressi tecnologici degli ultimi decenni hanno portato ad un incredibile incremento delle prestazioni e della densità di potenza nei convertitori elettronici. Dal canto loro, i componenti passivi e i sistemi di filtraggio delle emissioni condotte non hanno visto un livello di sviluppo analogo. Questo fatto ha reso le dimensioni dei filtri EMI sempre più preponderanti ed attualmente possono arrivare ad occupare anche più di un terzo di una scheda elettronica, rappresentando quindi uno dei principali limiti nella compattezza di un sistema elettronico. I sistemi di filtraggio attivi costituiscono una delle proposte per cercare di superare questo problema. In questo elaborato viene presentato lo sviluppo di un filtro EMI attivo per il filtraggio delle emissioni condotte di modo comune, discutendone approfonditamente la scelta della topologia, il dimensionamento e le prestazioni in diversi casi pratici. Nondimeno, vengono anche considerate le problematiche che limitano le applicazioni di questa tecnologia. I risultati ottenuti sono poi stati confrontati con quelli ottenuti impiegando una soluzione integrata disponibile commercialmente. In aggiunta, verrà anche discusso lo sviluppo di un sistema in grado di separare i disturbi di modo comune e differenziale, impiegato nella valutazione sperimentale delle prestazioni dei filtri EMI citati in precedenza.