Chociaż popularne są dławiki w trybie wspólnym, alternatywą może być monolityczny filtr EMI. Odpowiednio rozmieszczone, te wielowarstwowe elementy ceramiczne zapewniają doskonałe tłumienie szumów w trybie wspólnym.
Wiele czynników zwiększa ilość zakłóceń, które mogą uszkodzić lub zakłócić działanie sprzętu elektronicznego. Dzisiejsze samochody są tego najlepszym przykładem. W samochodzie znajdziesz Wi-Fi, Bluetooth, radio satelitarne, systemy GPS i to dopiero początek. Aby poradzić sobie z tymi zakłóceniami, branża zazwyczaj stosuje ekranowanie i filtry EMI w celu wyeliminowania niepożądanych szumów. Jednak niektóre tradycyjne rozwiązania eliminujące EMI/RFI już nie wystarczają.
Ten problem sprawia, że wielu producentów OEM unika stosowania 2-kondensatorowego mechanizmu różnicowego, 3-kondensatorowego (jeden kondensator X i 2 kondensatory Y), filtrów przelotowych, dławików trybu wspólnego lub ich kombinacji w celu uzyskania bardziej odpowiedniego rozwiązania, takiego jak monolityczny filtr EMI z lepsze tłumienie szumów w mniejszej obudowie.
Kiedy sprzęt elektroniczny odbiera silne fale elektromagnetyczne, w obwodzie mogą indukować się niepożądane prądy i powodować niezamierzone działanie lub zakłócać zamierzone działanie.
EMI/RFI mogą mieć postać emisji przewodzonych lub promieniowanych. Kiedy EMI jest przewodzone, oznacza to, że hałas przemieszcza się wzdłuż przewodników elektrycznych. Promieniowane EMI występuje, gdy hałas przemieszcza się w powietrzu w postaci pól magnetycznych lub fal radiowych.
Nawet jeśli energia dostarczona z zewnątrz jest niewielka, jeśli zmiesza się z falami radiowymi używanymi do nadawania i komunikacji, może to spowodować utratę odbioru, nieprawidłowe szumy w dźwięku lub przerwanie obrazu. Jeśli energia jest zbyt silna, może uszkodzić sprzęt elektroniczny.
Źródła obejmują hałas naturalny (np. wyładowania elektrostatyczne, oświetlenie i inne źródła) oraz hałas spowodowany przez człowieka (np. hałas kontaktowy, nieszczelny sprzęt wykorzystujący wysokie częstotliwości, niepożądane emisje itp.). Zazwyczaj szum EMI/RFI jest szumem wspólnym. , więc rozwiązaniem jest użycie filtra EMI do usuwania niepożądanych wysokich częstotliwości, jako oddzielnego urządzenia lub wbudowanego w płytkę drukowaną.
Filtry EMI Filtry EMI zazwyczaj składają się z elementów pasywnych, takich jak kondensatory i cewki indukcyjne, które są połączone w obwód.
„Cewki indukcyjne umożliwiają przepływ prądu stałego lub prądu o niskiej częstotliwości, jednocześnie blokując niepożądane prądy o wysokiej częstotliwości.Kondensatory zapewniają ścieżkę o niskiej impedancji, aby przekierować szum o wysokiej częstotliwości z wejścia filtra do zasilania lub połączenia uziemiającego” — powiedział Christophe Cambrelin z firmy zajmującej się kondensatorami Johanson Dielectrics.EMI filter.
Tradycyjne metody filtrowania w trybie wspólnym obejmują filtry dolnoprzepustowe wykorzystujące kondensatory, które przepuszczają sygnały o częstotliwościach poniżej wybranej częstotliwości odcięcia i tłumią sygnały o częstotliwościach powyżej częstotliwości odcięcia.
Typowym punktem wyjścia jest zastosowanie pary kondensatorów w konfiguracji różnicowej, z jednym kondensatorem między każdą ścieżką wejścia różnicowego a masą. Filtry pojemnościowe w każdej nodze przekierowują EMI/RFI do masy powyżej określonej częstotliwości odcięcia. Ponieważ ta konfiguracja obejmuje wysyłając sygnały o przeciwnych fazach przez dwa przewody, poprawia się stosunek sygnału do szumu, podczas gdy niepożądany szum jest przesyłany do masy.
„Niestety, wartość pojemności MLCC z dielektrykami X7R (zwykle używanymi do tej funkcji) może się znacznie różnić w czasie, napięciu polaryzacji i temperaturze” – powiedział Cambrelin.
„Więc nawet jeśli dwa kondensatory są ściśle dopasowane w danym momencie w temperaturze pokojowej przy niskim napięciu, prawdopodobnie uzyskają bardzo różne wartości po zmianie czasu, napięcia lub temperatury.To niedopasowanie między dwoma przewodami spowoduje nierówne odpowiedzi w pobliżu odcięcia filtra.Dlatego konwertuje szum wspólny na szum różnicowy”.
Innym rozwiązaniem jest zmostkowanie kondensatora „X” o dużej wartości między dwoma kondensatorami „Y”. Bocznik pojemnościowy „X” zapewnia idealną równowagę trybu wspólnego, ale ma również niepożądany efekt uboczny w postaci filtrowania sygnału różnicowego. Być może najczęstszym rozwiązaniem a alternatywą dla filtra dolnoprzepustowego jest dławik trybu wspólnego.
Dławik wspólny to transformator 1:1 z obydwoma uzwojeniami działającymi jako pierwotne i wtórne. W tej metodzie prąd płynący przez jedno uzwojenie indukuje przeciwny prąd w drugim uzwojeniu. Niestety dławiki wspólne są również ciężkie, drogie i podatne do awarii spowodowanej wibracjami.
Niemniej jednak odpowiedni dławik trybu wspólnego z doskonałym dopasowaniem i sprzężeniem między uzwojeniami jest przezroczysty dla sygnałów różnicowych i ma wysoką impedancję dla szumów trybu wspólnego. Jedną wadą dławików trybu wspólnego jest ograniczony zakres częstotliwości ze względu na pojemność pasożytniczą. Dla danego materiału rdzenia , im wyższa indukcyjność zastosowana do uzyskania filtrowania niskich częstotliwości, tym więcej zwojów jest wymaganych, co skutkuje pojemnościami pasożytniczymi, które nie mogą przejść przez filtrowanie wysokich częstotliwości.
Niedopasowanie między uzwojeniami spowodowane mechanicznymi tolerancjami produkcyjnymi powoduje przełączanie trybu, w którym część energii sygnału jest przetwarzana na szum w trybie wspólnym i odwrotnie. Taka sytuacja może powodować problemy z kompatybilnością elektromagnetyczną i odpornością. Niedopasowanie zmniejsza również efektywną indukcyjność każdej nogi.
W każdym przypadku dławiki trybu wspólnego mają znaczną przewagę nad innymi opcjami, gdy sygnał różnicowy (przechodzący) działa w tym samym zakresie częstotliwości, co szum trybu wspólnego, który musi zostać odrzucony. Za pomocą dławika trybu wspólnego można rozszerzyć pasmo przepustowe sygnału do pasma tłumienia trybu wspólnego.
Monolityczne filtry EMI Chociaż popularne są dławiki współbieżne, można również stosować monolityczne filtry EMI. Odpowiednio rozplanowane, te wielowarstwowe elementy ceramiczne zapewniają doskonałe tłumienie zakłóceń w trybie wspólnym. Łączą dwa zbalansowane kondensatory bocznikowe w jednym pakiecie w celu wzajemnego wyeliminowania indukcyjności i ekranowania .Filtry te wykorzystują dwie oddzielne ścieżki elektryczne w jednym urządzeniu podłączonym do czterech zewnętrznych złączy.
Aby uniknąć nieporozumień, należy zauważyć, że monolityczne filtry EMI nie są tradycyjnymi kondensatorami przelotowymi. Chociaż wyglądają tak samo (to samo opakowanie i wygląd), bardzo różnią się konstrukcją i nie są podłączane w ten sam sposób. Podobnie jak inne filtry EMI filtry, monolityczne filtry EMI tłumią całą energię powyżej określonej częstotliwości odcięcia i wybierają przepuszczanie tylko pożądanej energii sygnału, jednocześnie przekierowując niepożądane szumy do „masy”.
Jednak kluczem jest bardzo niska indukcyjność i dopasowana impedancja. W przypadku monolitycznych filtrów EMI zaciski są wewnętrznie połączone ze wspólną elektrodą odniesienia (ekranem) w urządzeniu, a płytki są oddzielone elektrodą odniesienia. Elektrostatycznie trzy węzły elektryczne składają się z dwóch połówek pojemności, które mają wspólną elektrodę odniesienia, a wszystkie są zawarte w jednym korpusie ceramicznym.
Równowaga między dwiema połówkami kondensatora oznacza również, że efekty piezoelektryczne są równe i przeciwne, wzajemnie się znosząc. Zależność ta wpływa również na zmiany temperatury i napięcia, więc komponenty na obu liniach starzeją się jednakowo. Jeśli jest jedna wada tych monolitycznych zakłóceń elektromagnetycznych filtry, to nie będą działać, jeśli szum w trybie wspólnym ma tę samą częstotliwość co sygnał różnicowy. W takim przypadku dławik w trybie wspólnym jest lepszym rozwiązaniem” — powiedział Cambrelin.
Przeglądaj najnowsze numery Design World i poprzednie numery w łatwym w obsłudze formacie wysokiej jakości. Edytuj, udostępniaj i pobieraj już dziś dzięki wiodącemu magazynowi poświęconemu inżynierii projektowania.
Najlepsze na świecie forum EE poświęcone rozwiązywaniu problemów, obejmujące mikrokontrolery, procesory DSP, sieci, projektowanie analogowe i cyfrowe, RF, energoelektronikę, routing PCB i nie tylko
Copyright © 2022 WTWH Media LLC. Wszelkie prawa zastrzeżone. Materiał na tej stronie nie może być powielany, rozpowszechniany, przesyłany, przechowywany w pamięci podręcznej ani używany w inny sposób bez uprzedniej pisemnej zgody WTWH MediaPolityka prywatności |Reklama |O nas
Czas postu: 19 kwietnia 2022 r
