Studio e dimensionamento di un filtro EMI per la mitigazione dei disturbi condotti su dispositivi a commutazione.

Electromagnetic interference (EMI) consists of unwanted disturbances generated by electric or magnetic fields that affect a device’s electrical signals and can cause data distortion to the point of compromising the correct operation of the devices. To prevent and solve these issues, EMI filters (Electro Magnetic Interference filters) have been developed, capable of mitigating and suppressing such interference. This thesis, supported by Würth Elektronik Italia, focuses on the design and sizing of an EMI filter able to mitigate conducted disturbances generated by switching devices. After a brief introduction on the sources of electromagnetic disturbances, their different propagation modes, and the limit values imposed by regulations, the analysis and simulation of conducted disturbances produced by a switching converter are carried out using LTspice software. In particular, disturbances generated by a buck converter were analyzed through a Line Impedance Stabilization Network (LISN), separating the common-mode disturbance component from the differential one for a more accurate analysis. From the simulation performed without any EMI filter, the type and magnitude of the disturbances were evaluated. Based on these results, the parameters of the various components making up the filter were calculated. Subsequently, after sizing all the components, a new simulation was carried out with the designed EMI filter inserted, and the results were analyzed. The obtained simulation demonstrates the proper effectiveness of the filter: both the common-mode and the differential-mode disturbance components are below the limits imposed by regulations. Therefore, the filter proves to be suitable.

Le interferenze elettromagnetiche sono disturbi generati da campi elettrici o magnetici indesi- derati che influenzano i segnali elettrici di un dispositivo, possono causare la distorsione di dati fino a compromettere il corretto funzionamento dei dispositivi. Per evitare e risolvere queste problematiche, sono stati sviluppati i filtri EMI (Electro Magnetic Interference), filtri capaci di mitigare e sopprimere queste interferenze. La seguente tesi, con il supporto dell’azienda Würth Elektronik Italia, si occupa di discutere il design e il dimensionamento di un filtro EMI, in grado di mitigare i disturbi condotti generati da dispositivi a commutazione. Dopo una breve introduzione sulle cause di sorgente di disturbi elettromagnetici, le differenti modalità di propagazione di essi e i valori limiti imposti dalla normativa, si passa all’analisi e alla simulazione tramite il software LTspice dei disturbi condotti prodotti da un convertitore a commutazione. In particolare, sono stati analizzati i disturbi generati da un convertitore buck tramite una Li- ne Impedance Stabilization Network (LISN), separando la componente comune dei disturbi da quella differenziale per un’analisi migliore. Dalla simulazione effettuata senza alcun filtro EMI, sono stati valutati il tipo e l’entità dei di- sturbi, da questi si è proceduto al calcolo dei parametri dei vari componenti che compongono il filtro. Successivamente, dopo aver dimensionato tutti i componenti, è stata svolta una nuova simulazione a seguito dell’inserimento del filtro EMI progettato e si sono analizzati i risultati ottenuti. La simulazione ottenuta mostra la corretta efficacia del filtro, sia la componente di modo co- mune che quella di modo differenziale dei disturbi risultano essere sotto il limite imposto dalle normative, dunque, il filtro risulta essere adeguato.