Elektronik Güç Kartlarında Elektromanyetik Uyumluluk İçin Filtre Tasarımı

Öz

Elektromanyetik uyumluluk (EMC), modern elektronik sistemlerin kesintisiz ve güvenilir bir şekilde çalışabilmesi için hayati bir gerekliliktir. EMC, elektronik cihazların hem kendi içlerinde hem de çevredeki diğer cihazlarla uyumlu çalışmasını sağlayarak, elektromanyetik girişimlerin (EMI) oluşturduğu olumsuz etkileri en aza indirir. Günümüzde elektronik cihazlar, çeşitli frekanslarda ve yoğun elektromanyetik gürültü ortamlarında çalışmak zorunda kalmaktadır. Bu durum, cihazların performansını, güvenilirliğini ve uzun vadeli işlevselliğini doğrudan etkileyebilir. Bu çalışmada, LT3845 buck regülatörü kullanılan bir elektronik güç dağıtım kartı için MIL-STD-461G CE102 standardına uygun bir EMI filtresinin tasarım ve optimizasyon süreci ayrıntılı olarak ele alınmıştır. Tasarım sırasında, devre bileşenleri dikkatlice seçilerek performans etkinliği sağlanmıştır. Laboratuvar ortamında gerçekleştirilen testler, tasarlanan EMI filtresinin elektromanyetik gürültüyü başarıyla bastırdığını ve CE102 test sonuçlarının sınırlar dahilinde olduğunu doğrulamıştır. Bu çalışma, güç elektroniği sistemlerinde EMC uyumluluğunu artırmaya yönelik önemli bir adım atmakta ve EMI filtre tasarımına yenilikçi bir yaklaşım sunmaktadır. Ayrıca, tasarım süreci, gelecekte benzer sistemlerin geliştirilmesinde yol gösterici bir kaynak teşkil etmektedir.

Anahtar Kelimeler

• CE-102 testi
• DC-DC Buck Regülatör
• Elektromanyetik uyumluluk
• EMI filtresi
• MIL-STD-461G

Filter Design for Electromagnetic Compatibility in Electronic Power Boards

Abstract

Electromagnetic compatibility (EMC) is a vital requirement for the uninterrupted and reliable operation of modern electronic systems. EMC minimizes the adverse effects of electromagnetic interference (EMI) by ensuring that electronic devices work in harmony both internally and with other devices in the environment. Today, electronic devices are forced to operate at various frequencies and in intense electromagnetic noise environments. This can directly affect the performance, reliability and long-term functionality of the devices. In this paper, the design and optimization process of an EMI filter conforming to MIL-STD-461G CE102 standard for an electronic power distribution board using LT3845 buck regulator is discussed in detail. During the design, circuit components were carefully selected to ensure performance efficiency. Laboratory tests have confirmed that the designed EMI filter successfully suppresses electromagnetic noise and the CE102 test results are within the limits. This study takes an important step towards improving EMC compliance in power electronics systems and presents an innovative approach to EMI filter design. Furthermore, the design process provides a guiding resource for the development of similar systems in the future.

Keywords

• CE-102 test
• DC-DC Buck Regulator
• Electromagnetic compatibility
• EMI filter
• MIL-STD-461G

References

1. Backia Abinaya, A., & Arokia Magdaline, S. (2017). Design of low cost line impedance stabilization network using RLC components for ITE. International Research Journal of Engineering and Technology, 4(3), 1179-1185. https://doi.org/10.1109 /ICIIECS.2017.8275974.
2. Aksoy, H. Ç. (2014). Elektromanyetik girişim filtre tasarımı. Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye.
3. Kumar, N. N., Patil, S. R., Prabhudeva, S., Srikanth, S., & Ravichandran, S. (2021). Feedback controller design for a DC–DC buck converter. In 2021 Fourth International Conference on Electrical, Computer and Communication Technologies (ICECCT) (pp. 1–6). IEEE. https://doi.org/10.1109/ICECCT52121.2021.9616948
4. Majid, A., Saleem, J., & Bertilsson, K. (2012). EMI filter design for high frequency power converters. In 2012 11th International Conference on Environment and Electrical Engineering (EEEIC) (pp. 586–589). IEEE. https://doi.org/10.1109/ EEEIC.2012.6221444
5. Maillet, Y. (2008). High-density discrete passive EMI filter design for DC-fed motor drives. Doktora tezi, Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University, Virginia, USA.
6. Önal, E. (2010). Elektromagnetic interference filter design compliant with CE102 requirement for parallel connected DC/DC converters. Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Hacettepe Üniversitesi, Ankara, Türkiye.
7. Özdemir, M., & Altın, N. (2023). Askeri uygulamalarda kullanılan güç dönüştürücüleri için elektromanyetik girişim filtresi tasarımı. Artvin Çoruh Üniversitesi Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 1(2), 89-103.
8. Tufan, Ö. (2023). Uçak içi koltuk arkası görüntüleme ünitelerinin elektromanyetik uyumluluk testlerinin analizi. Yayımlanmamış yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir Üniversitesi, Balıkesir, Türkiye.

9. Yalçın, S. (2015). Anahtarlamalı güç kaynaklarında elektromanyetik girişimin incelenmesi ve elektromanyetik girişim süzgeci tasarımı. Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Akdeniz Üniversitesi, Antalya, Türkiye.
10. Yiğit, G. (2022). Buck tipi DC/DC dönüştürücüler için EMI filtre tasarımı ve uygunluk ölçümleri. Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya Teknik Üniversitesi, Konya, Türkiye.