Въпреки че дроселите с общ режим са популярни, алтернатива може да бъде монолитен EMI филтър. Когато са правилно разположени, тези многослойни керамични компоненти осигуряват отлично отхвърляне на шума с общ режим.
Много фактори увеличават количеството „шум“ смущения, които могат да повредят или попречат на функционалността на електронното оборудване. Днешните автомобили са отличен пример. В колата ще намерите Wi-Fi, Bluetooth, сателитно радио, GPS системи и това е само началото. За да управлява тези шумови смущения, индустрията обикновено използва екраниране и EMI филтри за премахване на нежелания шум. Но някои традиционни решения за премахване на EMI/RFI вече не са достатъчни.
Този проблем кара много производители на оригинално оборудване да избягват използването на диференциал с 2 кондензатора, 3 кондензатора (един кондензатор X и 2 кондензатора Y), преминаващи филтри, дросели за общ режим или комбинация от тях за по-подходящо решение като монолитен EMI филтър с по-добро отхвърляне на шума в по-малък пакет.
Когато електронното оборудване получава силни електромагнитни вълни, нежелани токове могат да бъдат индуцирани във веригата и да причинят нежелана работа – или да попречат на планираната работа.
EMI/RFI може да бъде под формата на провеждани или излъчвани емисии. Когато EMI се провежда, това означава, че шумът се движи по електрическите проводници. Излъчваните EMI възникват, когато шумът се разпространява във въздуха под формата на магнитни полета или радиовълни.
Дори ако енергията, приложена отвън, е малка, ако се смеси с радиовълните, използвани за излъчване и комуникация, това може да причини загуба на приемане, необичаен шум в звука или прекъсване на видеото. Ако енергията е твърде силна, може повреда на електронно оборудване.
Източниците включват естествен шум (напр. електростатичен разряд, осветление и други източници) и шум, причинен от човека (напр. контактен шум, изтичащо оборудване, използващо високи честоти, нежелани излъчвания и т.н.). Обикновено EMI/RFI шумът е обикновен шум , така че решението е да се използва EMI филтър за премахване на нежеланите високи честоти, или като отделно устройство, или вградено в печатна платка.
EMI филтри EMI филтрите обикновено се състоят от пасивни компоненти, като кондензатори и индуктори, които са свързани, за да образуват верига.
„Индукторите позволяват преминаването на постоянен или нискочестотен ток, като същевременно блокират нежелани, нежелани високочестотни токове.Кондензаторите осигуряват път с нисък импеданс за отклоняване на високочестотен шум от входа на филтъра към захранването или заземяването,” Manufactures a Multilayer Ceramic каза Кристоф Камбрелин от компанията за кондензатори Johanson Dielectrics.EMI filter.
Традиционните методи за филтриране в общ режим включват нискочестотни филтри, използващи кондензатори, които пропускат сигнали с честоти под избрана гранична честота и отслабват сигнали с честоти над граничната честота.
Обща отправна точка е да се приложи чифт кондензатори в диференциална конфигурация, с един кондензатор между всяка следа от диференциалния вход и земята. Капацитивните филтри във всеки крак отклоняват EMI/RFI към земята над определената гранична честота. Тъй като тази конфигурация включва изпращайки сигнали от противоположни фази по двата проводника, съотношението сигнал/шум се подобрява, докато нежеланият шум се изпраща към земята.
„За съжаление, стойността на капацитета на MLCC с диелектрици X7R (обикновено използвани за тази функция) може да варира значително в зависимост от времето, напрежението на отклонение и температурата“, каза Камбрелин.
„Така че въпреки че два кондензатора са тясно съвпадащи в даден момент при стайна температура при ниско напрежение, те вероятно ще имат много различни стойности, след като времето, напрежението или температурата се променят.Това несъответствие между двата проводника ще доведе до неравномерни отговори близо до прекъсването на филтъра.Следователно той преобразува общия шум в диференциален шум.
Друго решение е да се прехвърли кондензатор с голяма стойност „X“ между двата кондензатора „Y“. Капацитивният шунт „X“ осигурява идеален баланс на общ режим, но също така има нежелания страничен ефект от диференциалното филтриране на сигнала. Може би най-често срещаното решение и алтернатива на нискочестотния филтър е дросел за общ режим.
Дроселът с общ режим е трансформатор 1:1 с двете намотки, действащи като първична и вторична. При този метод токът през едната намотка индуцира противоположен ток в другата намотка. За съжаление, дроселите с общ режим също са тежки, скъпи и податливи до повреда, предизвикана от вибрации.
Независимо от това, подходящ дросел за общ режим с перфектно съвпадение и свързване между намотките е прозрачен за диференциални сигнали и има висок импеданс за шум в общ режим. Един недостатък на дроселите за общ режим е ограниченият честотен диапазон поради паразитен капацитет. За даден материал на сърцевината , колкото по-висока е индуктивността, използвана за получаване на нискочестотно филтриране, толкова повече завои са необходими, което води до паразитни капацитети, които не могат да преминат високочестотно филтриране.
Несъответствията между намотките поради механични производствени толеранси причиняват превключване на режима, при което част от енергията на сигнала се преобразува в общ режим на шум и обратно. Тази ситуация може да причини проблеми с електромагнитната съвместимост и имунитета. Несъответствието също така намалява ефективната индуктивност на всеки крак.
Във всеки случай дроселите в общ режим предлагат значителни предимства пред други опции, когато диференциалният сигнал (преминава) работи в същия честотен диапазон като шума в общ режим, който трябва да бъде отхвърлен. С помощта на дросел в общ режим лентата на пропускане на сигнала може да бъде разширена към лентата за отхвърляне на общ режим.
Монолитни EMI филтри Въпреки че дроселите с общ режим са популярни, могат да се използват и монолитни EMI филтри. Когато са правилно разположени, тези многослойни керамични компоненти осигуряват отлично отхвърляне на общ режим на шума. Те комбинират два балансирани шунтиращи кондензатора в един пакет за взаимно премахване на индуктивността и екраниране .Тези филтри използват два отделни електрически пътя в едно устройство, свързано към четири външни връзки.
За да се избегне объркване, трябва да се отбележи, че монолитните EMI филтри не са традиционни захранващи кондензатори. Въпреки че изглеждат еднакви (еднаква опаковка и външен вид), те са много различни по дизайн и не са свързани по същия начин. Както други EMI филтри, монолитните EMI филтри намаляват цялата енергия над определената гранична честота и избират да пропускат само желаната енергия на сигнала, като същевременно отклоняват нежелания шум към „земята“.
Ключът обаче е много ниска индуктивност и съответстващ импеданс. За монолитни EMI филтри клемите са вътрешно свързани към общ референтен (екраниращ) електрод в устройството, а плочите са разделени от референтния електрод. Електростатично трите електрически възела се образуват от две капацитивни половини, които споделят общ референтен електрод, всички съдържащи се в едно керамично тяло.
Балансът между двете половини на кондензатора също означава, че пиезоелектричните ефекти са еднакви и противоположни, взаимно се отменят. Тази връзка също влияе върху температурата и вариацията на напрежението, така че компонентите на двете линии остаряват еднакво. Ако има един недостатък на тези монолитни EMI филтри, това е, че те няма да работят, ако шумът от общ режим е на същата честота като диференциалния сигнал.“ В този случай дроселът от общ режим е по-добро решение, каза Камбрелин.
Прегледайте най-новите броеве на Design World и предишни издания в лесен за използване формат с високо качество. Редактирайте, споделяйте и изтегляйте днес с водещото списание за инженеринг в дизайна.
Най-добрият световен EE форум за решаване на проблеми, обхващащ микроконтролери, DSP, мрежи, аналогов и цифров дизайн, RF, силова електроника, маршрутизиране на печатни платки и др.
Copyright © 2022 WTWH Media LLC. всички права запазени. Материалите на този сайт не могат да бъдат възпроизвеждани, разпространявани, предавани, кеширани или използвани по друг начин без предварителното писмено разрешение на WTWH Media Правила за поверителност |Рекламиране |За нас
Време на публикуване: 19 април 2022 г
