IMPLEMENTAZIONE E REALIZZAZIONE DI FILTRI EMI PER APPLICAZIONI DIDATTICHE IN ELETTRONICA DI POTENZA

The present thesis focuses on the design and implementation of EMI (Electromagnetic Interference) filters for devices powered by direct current (DC). In the first phase, the frequency behavior of an electronic board provided by the University was analyzed, focusing on the study of conducted emissions. For this purpose, LTSpice, an open-source simulation environment, was used to faithfully reproduce the board’s electrical schematic and to evaluate its spectral characteristics. In the second phase, based on the results of the preliminary analysis, a dedicated EMI filter was designed and optimized to attenuate the identified noise components. Using LTSpice, it was possible to simulate and refine the filter topology, select the most suitable components and validate its performance in terms of attenuation across the critical frequency bands. The approach based on modeling, simulation and filter design enabled a deeper understanding of the frequency response of the individual constructive elements of the board and made it possible to experiment with effective filtering solutions for conducted emissions. For experimental validation, a temporary version of the filter was built on a perfboard and subjected to laboratory measurements, allowing a comparison between experimental results and software simulations. The chosen topology was recreated in Altium, a software dedicated to the creation of PCB (Printed Circuit Board) design, and the files required for its production were generated. At the end, once the manufactured PCBs were received, laboratory tests were carried out again to confirm their correct operation.

La presente tesi è incentrata sulla progettazione e realizzazione di filtri EMI (ElectroMagnetic Interference) destinati a dispositivi alimentati con corrente continua (DC). In prima fase, viene analizzato il comportamento in frequenza di una scheda elettronica fornita dall’Ateneo, ponendo attenzione allo studio delle emissioni condotte. A tal scopo, è stato impiegato LTSpice, un ambiente di simulazione open source, che ha consentito di riprodurre fedelmente lo schema elettrico della scheda e di verificarne le caratteristiche spettrali. In seconda battuta, sulla base dei risultati dell’analisi preliminare, è stato progettato un filtro EMI dedicato ed ottimizzato per attenuare le componenti di rumore individuate. Grazie a LTSpice è stato possibile simulare e mettere a punto la topologia del filtro, selezionando le componenti più idonee e validandone le prestazioni in termini di attenuazione sulle bande di frequenza critiche. L’approccio basato sulla modellizzazione, simulazione e progettazione del filtro ha permesso di approfondire la comprensione del comportamento in frequenza dei singoli elementi costruttivi della scheda e di sperimentare soluzioni di filtraggio efficaci per le emissioni condotte. Per la validazione sperimentale è stata realizzata una versione temporanea del filtro su basetta millefori ed è stata sottoposta a misure di laboratorio, consentendo di comparare realtà e simulazione software. La topologia scelta è stata ricreata tramite l’utilizzo di Altium, un software dedicato alla realizzazione di PCB (Printed Circuit Board), e sono stati ottenuti i file necessari alla sua produzione. Infine, una volta arrivati i PCB richiesti sono stati effettuati nuovamente i test di laboratorio per confermarne il corretto funzionamento.