Незважаючи на те, що дроселі загального режиму популярні, альтернативою може бути монолітний фільтр електромагнітних перешкод. При правильному розміщенні ці багатошарові керамічні компоненти забезпечують відмінне придушення синфазного шуму.
Багато факторів збільшують кількість «шумових» перешкод, які можуть пошкодити або перешкодити функціональності електронного обладнання. Яскравим прикладом є сучасні автомобілі. У автомобілі ви знайдете Wi-Fi, Bluetooth, супутникове радіо, системи GPS та це лише початок. Щоб усунути шумові перешкоди, промисловість зазвичай використовує екранування та фільтри електромагнітних перешкод для усунення небажаного шуму. Але деяких традиційних рішень для усунення електромагнітних/радіочастотних перешкод уже недостатньо.
Ця проблема змушує багатьох OEM-виробників уникати використання 2-конденсаторних диференціалів, 3-конденсаторів (один конденсатор X і 2 конденсатори Y), прохідних фільтрів, дроселів загального режиму або їх комбінації для більш відповідного рішення, такого як монолітний фільтр електромагнітних перешкод із краще придушення шуму в меншій упаковці.
Коли електронне обладнання отримує сильні електромагнітні хвилі, небажані струми можуть бути індуковані в ланцюзі та спричинити ненавмисне спрацьовування – або заважати призначеній роботі.
EMI/RFI можуть бути у вигляді кондуктивних або випромінюваних випромінювань. Коли EMI є кондуктивними, це означає, що шум поширюється вздовж електричних провідників. Випромінювані EMI виникають, коли шум поширюється повітрям у формі магнітних полів або радіохвиль.
Навіть якщо енергія, що надходить іззовні, невелика, якщо вона змішується з радіохвилями, які використовуються для трансляції та зв’язку, це може спричинити втрату прийому, ненормальний шум у звукі або переривання відео. Якщо енергія надто сильна, це може пошкодити електронне обладнання.
Джерела включають природний шум (наприклад, електростатичний розряд, освітлення та інші джерела) і штучний шум (наприклад, контактний шум, витік обладнання, що використовує високі частоти, небажане випромінювання тощо). Як правило, шум EMI/RFI є шумом загального режиму. , тому рішення полягає у використанні фільтра електромагнітних перешкод для видалення небажаних високих частот, як окремого пристрою або вбудованого в друковану плату.
Фільтри електромагнітних перешкод Фільтри електромагнітних перешкод зазвичай складаються з пасивних компонентів, таких як конденсатори та котушки індуктивності, які з’єднані в схему.
«Дроселі пропускають постійний або низькочастотний струм, одночасно блокуючи небажані, небажані високочастотні струми.Конденсатори забезпечують шлях з низьким опором для відведення високочастотного шуму від входу фільтра до джерела живлення або заземлення», — сказав Крістоф Камбрелін з компанії Johanson Dielectrics.EMI filter у Manufactures a Multilayer Ceramic.
Традиційні методи синфазної фільтрації включають фільтри низьких частот із використанням конденсаторів, які пропускають сигнали з частотами нижче вибраної частоти зрізу та послаблюють сигнали з частотами вище частоти зрізу.
Загальною початковою точкою є застосування пари конденсаторів у диференціальній конфігурації, з одним конденсатором між кожною трасою диференціального входу та землею. Ємнісні фільтри на кожній нозі відводять EMI/RFI на землю вище заданої граничної частоти. Оскільки ця конфігурація передбачає посилаючи сигнали протилежних фаз по двох проводах, співвідношення сигнал/шум покращується, тоді як небажаний шум надсилається на землю.
«На жаль, значення ємності MLCC з діелектриками X7R (зазвичай використовуються для цієї функції) може значно змінюватися в залежності від часу, напруги зміщення та температури», — сказав Камбрелін.
«Тож незважаючи на те, що два конденсатори тісно збігаються в певний час при кімнатній температурі та низькій напрузі, вони, ймовірно, отримають дуже різні значення після зміни часу, напруги або температури.Ця невідповідність між двома дротами призведе до неоднакових відгуків біля межі фільтра.Тому він перетворює синфазний шум у диференціальний».
Інше рішення полягає в тому, щоб з’єднати конденсатор великого значення «X» між двома конденсаторами «Y». Ємнісний шунт «X» забезпечує ідеальний синфазний баланс, але також має небажаний побічний ефект диференціальної фільтрації сигналу. Можливо, найпоширеніше рішення а альтернативою фільтру низьких частот є дросель загального режиму.
Синфазний дросель — це трансформатор 1:1 з обома обмотками, які діють як первинна і вторинна. У цьому методі струм через одну обмотку індукує протилежний струм в іншій обмотці. На жаль, синфазні дроселі також важкі, дорогі та чутливі до поломки, спричиненої вібрацією.
Тим не менш, відповідний синфазний дросель із ідеальним узгодженням і зв’язком між обмотками є прозорим для диференціальних сигналів і має високий опір до синфазного шуму. Одним із недоліків синфазних дроселів є обмежений діапазон частот через паразитну ємність. Для заданого матеріалу сердечника , чим вища індуктивність, яка використовується для отримання низькочастотної фільтрації, тим більше витків потрібно, що призводить до паразитних ємностей, які не можуть пройти високочастотну фільтрацію.
Розбіжності між обмотками через механічні виробничі допуски спричиняють перемикання режимів, коли частина енергії сигналу перетворюється на синфазний шум і навпаки. Така ситуація може спричинити проблеми з електромагнітною сумісністю та імунітетом. Невідповідність також зменшує ефективну індуктивність кожної ноги.
У будь-якому випадку синфазні дроселі пропонують значні переваги перед іншими варіантами, коли диференціальний сигнал (прохідний) працює в тому ж частотному діапазоні, що й синфазний шум, який необхідно відхилити. Використовуючи синфазний дросель, можна розширити смугу пропускання сигналу до смуги відхилення загального режиму.
Монолітні фільтри електромагнітних перешкод Хоча дроселі загального режиму популярні, також можна використовувати монолітні фільтри електромагнітних перешкод. При правильному розміщенні ці багатошарові керамічні компоненти забезпечують відмінне придушення синфазного шуму. Вони поєднують два збалансованих шунтуючих конденсатора в одному корпусі для компенсації взаємної індуктивності та екранування. Ці фільтри використовують два окремі електричні шляхи в одному пристрої, підключеному до чотирьох зовнішніх з’єднань.
Щоб уникнути плутанини, слід зазначити, що монолітні електромагнітні фільтри не є традиційними прохідними конденсаторами. Хоча вони виглядають однаково (таке ж пакування та зовнішній вигляд), вони дуже відрізняються за конструкцією та не підключаються однаково. Як і інші електромагнітні перешкоди. монолітні електромагнітні фільтри послаблюють всю енергію вище заданої частоти зрізу та пропускають лише бажану енергію сигналу, одночасно відводячи небажаний шум на «землю».
Однак ключовим моментом є дуже низька індуктивність і відповідний імпеданс. Для монолітних фільтрів електромагнітних перешкод клеми внутрішньо з’єднані із загальним електродом порівняння (екранування) у пристрої, а пластини розділені електродом порівняння. Електростатично три електричні вузли утворені двома ємнісними половинами, які мають спільний електрод порівняння, усі вони містяться в одному керамічному корпусі.
Баланс між двома половинами конденсатора також означає, що п’єзоелектричні ефекти однакові та протилежні, скасовуючи один одного. Цей зв’язок також впливає на зміну температури та напруги, тому компоненти на обох лініях старіють однаково. Якщо у цих монолітних EMI є один недолік фільтри, вони не працюватимуть, якщо синфазний шум має ту саму частоту, що й диференціальний сигнал. «У цьому випадку синфазний дросель є кращим рішенням», — сказав Камбрелін.
Переглядайте останні випуски журналу Design World і попередні випуски в зручному у користуванні високоякісному форматі. Редагуйте, діліться та завантажуйте сьогодні з провідним дизайнерським журналом.
Найпопулярніший у світі форум EE з вирішення проблем, що охоплює мікроконтролери, DSP, мережі, аналогову та цифрову конструкцію, радіочастоту, силову електроніку, маршрутизацію друкованих плат тощо
Copyright © 2022 WTWH Media LLC. Усі права захищено. Матеріали на цьому сайті не можна відтворювати, розповсюджувати, передавати, кешувати чи іншим чином використовувати без попереднього письмового дозволу WTWH Media. Політика конфіденційності | Реклама |Про нас
Час публікації: 19 квітня 2022 р
