Filtro EMI
Los filtros EMI, tanto internos como externos, son un factor clave que influye directamente en la densidad de potencia total de una solución.
Reducir el tamaño del módulo mediante el uso de condensadores y componentes magnéticos más pequeños puede parecer beneficioso, pero esta práctica suele aumentar el ruido conducido, lo que obliga a incorporar un filtro EMI externo más grande, contrarrestando así cualquier ventaja en compacidad.
La mejor estrategia consiste en optimizar el rendimiento EMI global del módulo, lo cual implica minimizar el ruido generado durante los procesos de conmutación y establecer una ruta de baja impedancia para el ruido dentro del propio módulo.
Esta aproximación reduce la necesidad de filtros externos voluminosos y mejora la integración de la solución.
Para evaluar de forma objetiva los niveles de emisiones, lo más adecuado es consultar los diseños de referencia de los fabricantes orientados a cumplir con las normas EMI Clase A o Clase B.
En la Figura 8 se muestran ejemplos típicos de filtros y configuraciones de referencia utilizados para alcanzar estos estándares.
Diversas posibilidades
Los valores y dimensiones de los componentes del filtro varían en función del diseño específico y de los niveles de tensión de entrada. Tal como se ilustra en la Figura 9, los filtros para cumplir con la Clase A pueden mantenerse relativamente compactos.
Sin embargo, cuando se busca cumplir con los requisitos más estrictos de Clase B, el filtro completo puede llegar a ocupar aproximadamente entre el 40% y el 50% del tamaño del convertidor, lo que representa un impacto considerable en el volumen total de la solución.
Este aspecto debe tenerse en cuenta al evaluar la densidad de potencia efectiva y al comparar distintas opciones de módulos en aplicaciones sensibles al espacio y al cumplimiento normativo.
Circuitos de protección
Por último, pero no por ello menos importante, el convertidor CC/CC debe contar con protecciones integradas contra sobretensiones, y en muchas aplicaciones también es fundamental protegerlo contra la inversión de polaridad. Además, las normas de seguridad requieren la inclusión de fusibles en la entrada para evitar daños en caso de fallos eléctricos.
La Figura 9 muestra el circuito completo, que incluye todos estos elementos de protección, formando así una solución robusta y segura, lista para cumplir con los requisitos normativos y operativos de entornos exigentes.
Todos estos componentes adicionales —como los fusibles, filtros EMI, protecciones contra sobretensión e inversión de polaridad— ocupan espacio en la placa de circuito impreso (PCB) y, en conjunto, representan una proporción considerable del volumen total de la solución de alimentación.
Por ello, al evaluar la densidad de potencia real y la eficiencia del diseño, es fundamental tener en cuenta no solo el tamaño del convertidor en sí, sino también el espacio requerido por estos elementos periféricos esenciales.
Conclusión
Al comparar distintos convertidores CC/CC, una alta densidad de potencia es, sin duda, un buen indicador de que es posible lograr un tamaño compacto en el diseño de una fuente de alimentación.
Sin embargo, como se ha destacado a lo largo de este artículo, otros factores como las bajas pérdidas, una refrigeración optimizada para garantizar la máxima fiabilidad, y la inclusión de componentes necesarios para filtros y circuitos de protección, también afectan de manera significativa al tamaño total de cualquier arquitectura de alimentación.
Con el desarrollo de sus nuevos convertidores de 50W y 100W, P-DUKE no solo ha alcanzado una densidad de potencia líder en la industria de convertidores CC/CC, sino que también brinda a los diseñadores la posibilidad de aumentar la potencia de un diseño existente en más de un 25%.
Por otro lado, si la demanda de potencia es menor, el tamaño total de la solución puede reducirse en un 40% o incluso más, ofreciendo así una gran flexibilidad para distintos requerimientos de diseño.
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