новини

Хоча дроселі загального режиму популярні, іншою можливістю є монолітний фільтр EMI. Якщо компонування розумне, ці багатошарові керамічні компоненти можуть забезпечити чудове придушення синфазного шуму.
Багато факторів збільшують кількість «шумових» перешкод, які можуть пошкодити або перешкодити функціональності електронних пристроїв. Сьогоднішня машина є типовим прикладом. В автомобілі є Wi-Fi, Bluetooth, супутникове радіо, системи GPS, і це тільки початок. Для усунення такого роду шумових перешкод промисловість зазвичай використовує екранування та фільтри електромагнітних перешкод для усунення небажаного шуму. Але тепер деякі традиційні рішення для усунення EMI/RFI більше не застосовуються.
Ця проблема змусила багатьох OEM-виробників уникати таких варіантів, як 2-конденсаторний диференціал, 3-конденсатор (один конденсатор X і два конденсатори Y), прохідні фільтри, дроселі загального режиму або їх комбінації, щоб отримати більш відповідні рішення, наприклад, у Monolithic Фільтр EMI з кращим придушенням шумів у меншій упаковці.
Коли електронне обладнання отримує сильні електромагнітні хвилі, у ланцюзі можуть виникнути небажані струми, що спричинить неочікувану роботу або завадить запланованій роботі.
EMI/RFI можуть бути у формі кондуктивного або випромінюваного випромінювання. Коли електромагнітні перешкоди проводяться, це означає, що шум поширюється вздовж електричних провідників. Коли шум поширюється в повітрі у вигляді магнітного поля або радіохвиль, виникають електромагнітні перешкоди.
Навіть якщо енергія, що подається ззовні, невелика, якщо вона змішується з радіохвилями, які використовуються для трансляції та зв’язку, це спричинить збій прийому, ненормальний звуковий шум або переривання відео. Якщо енергія занадто сильна, електронне обладнання може бути пошкоджено.
Джерела включають природний шум (такий як електростатичний розряд, освітлення та інші джерела) і штучний шум (такий як контактний шум, використання обладнання для витоку високої частоти, шкідливе випромінювання тощо). Загалом, шуми EMI/RFI є шумами загального режиму, тому рішенням є використання фільтрів EMI для усунення небажаних високих частот як окремого пристрою або вбудованого в друковану плату.
Фільтр електромагнітних перешкод Фільтр електромагнітних перешкод зазвичай складається з пасивних компонентів, таких як конденсатори та котушки індуктивності, які з’єднані в схему.
«Дроселі пропускають постійний або низькочастотний струм, одночасно блокуючи шкідливі небажані високочастотні струми. Конденсатори забезпечують шлях з низьким опором для передачі високочастотного шуму від входу фільтра назад до джерела живлення або заземлення», — сказав Крістоф Камбрелін із Johanson Dielectrics, який виробляє багатошарові керамічні конденсатори та фільтри електромагнітних перешкод.
Традиційні методи синфазної фільтрації включають фільтри низьких частот із використанням конденсаторів, які пропускають сигнали з частотами, нижчими за вибрану частоту зрізу, і послаблюють сигнали з частотами, вищими за частоту зрізу.
Загальною відправною точкою є застосування пари конденсаторів у диференціальній конфігурації, використовуючи конденсатор між кожною трасою та землею диференціального входу. Конденсаторний фільтр у кожній гілці передає EMI/RFI на землю вище заданої частоти зрізу. Оскільки ця конфігурація передбачає надсилання сигналів протилежної фази через два дроти, це покращує співвідношення сигнал/шум, надаючи небажаний шум на землю.
«На жаль, значення ємності MLCC з діелектриками X7R (зазвичай використовуються для цієї функції) значно змінюється в залежності від часу, напруги зсуву та температури», — сказав Камбрелін.
«Тож навіть якщо ці два конденсатори тісно збігаються при кімнатній температурі та низькій напрузі, у певний момент часу, коли змінюється час, напруга чи температура, вони, ймовірно, отримають дуже різні значення. Така невідповідність між двома лініями призведе до неоднакових відгуків біля межі фільтра. Тому він перетворює синфазний шум у диференціальний».
Інше рішення полягає в тому, щоб з’єднати між двома конденсаторами «Y» великий конденсатор «X». Шунт конденсатора «X» може забезпечити необхідний синфазний ефект балансування, але спричинить небажані побічні ефекти фільтрації диференціального сигналу. Можливо, найпоширенішим рішенням і альтернативою фільтрам низьких частот є дроселі загального режиму.
Синфазний дросель — це трансформатор 1:1, у якому обидві обмотки виконують роль первинної та вторинної. У цьому методі струм, що проходить через одну обмотку, індукує протилежний струм в іншій обмотці. На жаль, дроселі загального режиму також важкі, дорогі та схильні до поломок, спричинених 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 частотний діапазон, викликаний паразитною ємністю. Для даного матеріалу сердечника, чим вища індуктивність, яка використовується для отримання фільтрації нижчих частот, тим більше потрібна кількість витків і паразитна ємність, яка приходить із цим, що робить високочастотну фільтрацію неефективною.
Невідповідності механічних виробничих допусків між обмотками можуть спричинити перетворення режиму, під час якого частина енергії сигналу перетворюється на синфазний шум, і навпаки. Така ситуація спричинить проблеми з електромагнітною сумісністю та імунітетом. Невідповідність також зменшує ефективну індуктивність кожної ноги.
У будь-якому випадку, коли диференціальний сигнал (прохід) працює в тому ж частотному діапазоні, що й синфазний шум, який необхідно придушити, синфазний дросель дійсно має значну перевагу перед іншими варіантами. Використовуючи дроселі загального режиму, смугу пропускання сигналу можна розширити до смуги зупинки загального режиму.
Монолітні електромагнітні фільтри Хоча дроселі загального режиму популярні, іншою можливістю є монолітні електромагнітні фільтри. Якщо компонування розумне, ці багатошарові керамічні компоненти можуть забезпечити чудове придушення синфазного шуму. Вони поєднують два збалансованих паралельних конденсатора в одному корпусі, який має взаємне компенсування індуктивності та ефект екранування. Ці фільтри використовують два незалежні електричні шляхи в одному пристрої, підключеному до чотирьох зовнішніх з’єднань.
Щоб уникнути плутанини, слід зазначити, що монолітний фільтр EMI не є традиційним прохідним конденсатором. Незважаючи на те, що вони виглядають однаково (однакова упаковка та зовнішній вигляд), їхні конструкції досить різні, а способи підключення також різні. Як і інші фільтри електромагнітних перешкод, однокристальний фільтр електромагнітних перешкод послаблює всю енергію, що перевищує задану частоту зрізу, і вибирає лише необхідну енергію сигналу для проходження, одночасно передаючи небажаний шум на «землю».
Однак ключем є дуже низька індуктивність і узгоджений імпеданс. Для монолітного фільтра електромагнітних перешкод термінал внутрішньо з’єднаний із загальним електродом порівняння (екрануючим) у пристрої, а плата відокремлена електродом порівняння. З точки зору статичної електрики, три електричні вузли утворені двома ємнісними половинками, які мають спільний електрод порівняння, усі електроди порівняння містяться в одному керамічному корпусі.
Баланс між двома половинами конденсатора також означає, що п’єзоелектричні ефекти рівні та протилежні, компенсуючи один одного. Це співвідношення також впливає на зміни температури та напруги, тому компоненти на двох лініях мають однаковий ступінь старіння. Якщо ці монолітні фільтри електромагнітних перешкод мають недолік, їх не можна використовувати, якщо синфазний шум має ту саму частоту, що й диференціальний сигнал. «У цьому випадку кращим рішенням є синфазний дросель», — сказав Камбрелін.
Переглядайте останні випуски журналу Design World і минулі випуски в зручному та високоякісному форматі. Редагуйте, діліться та негайно завантажуйте з провідних дизайнерських журналів.
Найпопулярніший у світі форум з вирішення проблем EE, що охоплює мікроконтролери, DSP, мережеве, аналогове та цифрове проектування, ВЧ, силову електроніку, електропроводку друкованих плат тощо.
Engineering Exchange — це глобальна освітня онлайн-спільнота для інженерів. Підключайтеся, діліться та навчайтеся сьогодні »
Авторське право © 2021 WTWH Media LLC. всі права захищені. Без попереднього письмового дозволу WTWH MediaPrivacy Policy| матеріали на цьому веб-сайті не можна копіювати, розповсюджувати, передавати, зберігати в кеш-пам’яті чи іншим чином використовувати. Реклама | Про нас