aktualności

Chociaż popularne są dławiki trybu wspólnego, inną możliwością jest monolityczny filtr EMI. Jeśli układ jest rozsądny, te wielowarstwowe elementy ceramiczne mogą zapewnić doskonałe tłumienie szumów w trybie wspólnym.
Wiele czynników zwiększa ilość zakłóceń „szumowych”, które mogą uszkodzić lub zakłócić funkcjonalność urządzeń elektronicznych. Dzisiejszy samochód jest typowym przykładem. W samochodzie można znaleźć Wi-Fi, Bluetooth, radio satelitarne, systemy GPS, a to dopiero początek. Aby poradzić sobie z tego rodzaju zakłóceniami, w branży zwykle stosuje się ekranowanie i filtry EMI w celu wyeliminowania niepożądanych szumów. Jednak obecnie niektóre tradycyjne rozwiązania eliminujące zakłócenia EMI/RFI nie mają już zastosowania.
Ten problem spowodował, że wielu producentów OEM unikało takich wyborów, jak mechanizm różnicowy z 2 kondensatorami, 3 kondensatory (jeden kondensator X i dwa kondensatory Y), filtry przelotowe, dławiki trybu wspólnego lub ich kombinacje w celu uzyskania bardziej odpowiednich rozwiązań. Np. w Monolitycznym filtrze EMI z lepszym tłumieniem szumów w mniejszej obudowie.
Kiedy sprzęt elektroniczny odbiera silne fale elektromagnetyczne, w obwodzie mogą indukować się niepożądane prądy, powodując nieoczekiwane działanie lub zakłócając zamierzone działanie.
EMI/RFI mogą mieć postać emisji przewodzonych lub promieniowanych. Przewodzenie zakłóceń elektromagnetycznych oznacza, że ​​szum rozprzestrzenia się wzdłuż przewodów elektrycznych. Kiedy hałas rozprzestrzenia się w powietrzu w postaci pola magnetycznego lub fal radiowych, dochodzi do wypromieniowywania zakłóceń elektromagnetycznych.
Nawet jeśli energia dostarczana z zewnątrz jest niewielka, zmieszanie jej z falami radiowymi używanymi do nadawania i komunikacji może spowodować awarię odbioru, nieprawidłowe zakłócenia dźwięku lub przerwy w obrazie. Jeśli energia jest zbyt silna, sprzęt elektroniczny może zostać uszkodzony.
Źródła obejmują hałas naturalny (taki jak wyładowania elektrostatyczne, oświetlenie i inne źródła) oraz hałas sztuczny (taki jak hałas kontaktowy, korzystanie ze sprzętu wyciekającego o wysokiej częstotliwości, szkodliwe promieniowanie itp.). Ogólnie rzecz biorąc, szum EMI/RFI jest szumem w trybie wspólnym, dlatego rozwiązaniem jest zastosowanie filtrów EMI w celu wyeliminowania niepożądanych wysokich częstotliwości jako oddzielnego urządzenia lub osadzonego na płytce drukowanej.
Filtr EMI Filtr EMI składa się zwykle z elementów pasywnych, takich jak kondensatory i cewki indukcyjne, które są połączone w obwód.
„Induktory umożliwiają przepływ prądu stałego lub prądu o niskiej częstotliwości, blokując jednocześnie szkodliwe, niepożądane prądy o wysokiej częstotliwości. Kondensatory zapewniają ścieżkę o niskiej impedancji do przenoszenia szumów o wysokiej częstotliwości z wejścia filtra z powrotem do przyłącza zasilania lub uziemienia” – powiedział Johanson Dielectrics Christophe Cambrelin, powiedział, że firma produkuje wielowarstwowe kondensatory ceramiczne i filtry EMI.
Tradycyjne metody filtrowania w trybie wspólnym obejmują filtry dolnoprzepustowe wykorzystujące kondensatory, które przepuszczają sygnały o częstotliwościach niższych niż wybrana częstotliwość odcięcia i tłumią sygnały o częstotliwościach wyższych niż częstotliwość odcięcia.
Typowym punktem wyjścia jest zastosowanie pary kondensatorów w konfiguracji różnicowej, przy użyciu kondensatora pomiędzy każdą ścieżką a masą wejścia różnicowego. Filtr kondensatora w każdej gałęzi przenosi zakłócenia EMI/RFI do masy powyżej określonej częstotliwości odcięcia. Ponieważ ta konfiguracja obejmuje przesyłanie sygnałów o przeciwnej fazie dwoma przewodami, poprawia ona stosunek sygnału do szumu, jednocześnie wysyłając niepożądany szum do ziemi.
„Niestety wartość pojemności kondensatorów MLCC z dielektrykami X7R (zwykle używanych w tej funkcji) zmienia się znacznie w zależności od czasu, napięcia polaryzacji i temperatury” – powiedział Cambrelin.
„Więc nawet jeśli te dwa kondensatory są ściśle do siebie dopasowane w temperaturze pokojowej i przy niskim napięciu, w danym momencie, gdy zmieni się czas, napięcie lub temperatura, prawdopodobnie uzyskają bardzo różne wartości. Ten rodzaj między dwiema liniami Niedopasowanie spowoduje nierówne odpowiedzi w pobliżu wartości odcięcia filtra. Dlatego przekształca szum wspólny w szum różnicowy.
Innym rozwiązaniem jest mostkowanie kondensatora „X” o dużej wartości pomiędzy dwoma kondensatorami „Y”. Bocznik kondensatora „X” może zapewnić wymagany efekt równoważenia trybu wspólnego, ale będzie powodować niepożądane efekty uboczne związane z filtrowaniem sygnału różnicowego. Być może najczęstszym rozwiązaniem i alternatywą dla filtrów dolnoprzepustowych są dławiki trybu wspólnego.
Dławik trybu wspólnego to transformator 1:1, w którym oba uzwojenia pełnią funkcję pierwotnego i wtórnego. W tej metodzie prąd przepływający przez jedno uzwojenie indukuje prąd przeciwny w drugim uzwojeniu. Niestety dławiki trybu wspólnego są również ciężkie, drogie i podatne na awarie spowodowane wibracjami.
Niemniej jednak odpowiedni dławik sygnału wspólnego z doskonałym dopasowaniem i sprzężeniem między uzwojeniami jest przezroczysty dla sygnałów różnicowych i ma wysoką impedancję dla szumu sygnału wspólnego. Wadą dławików sygnału wspólnego jest ograniczony zakres częstotliwości spowodowany pojemnością pasożytniczą. W przypadku danego materiału rdzenia, im wyższa indukcyjność zastosowana do uzyskania filtrowania o niższych częstotliwościach, tym większa liczba wymaganych zwojów i związana z tym pojemność pasożytnicza, co sprawia, że ​​filtrowanie o wysokiej częstotliwości jest nieskuteczne.
Niedopasowania w zakresie tolerancji wykonania mechanicznego pomiędzy uzwojeniami mogą powodować konwersję trybu, w której część energii sygnału jest przekształcana na szum w trybie wspólnym i odwrotnie. Taka sytuacja spowoduje problemy z kompatybilnością elektromagnetyczną i odpornością. Niedopasowanie zmniejsza również efektywną indukcyjność każdej nogi.
W każdym przypadku, gdy sygnał różnicowy (przepustowy) działa w tym samym zakresie częstotliwości co szum sygnału wspólnego, który musi zostać stłumiony, dławik trybu wspólnego ma znaczną przewagę nad innymi opcjami. Stosując dławiki trybu wspólnego, pasmo przepustowe sygnału można rozszerzyć do pasma zaporowego trybu wspólnego.
Monolityczne filtry EMI Chociaż popularne są dławiki trybu wspólnego, inną możliwością są monolityczne filtry EMI. Jeśli układ jest rozsądny, te wielowarstwowe elementy ceramiczne mogą zapewnić doskonałe tłumienie szumów w trybie wspólnym. Łączą w sobie dwa zbalansowane kondensatory równoległe w jednym pakiecie, który ma wzajemne zniesienie indukcyjności i efekty ekranowania. Filtry te wykorzystują dwie niezależne ścieżki elektryczne w jednym urządzeniu podłączonym do czterech zewnętrznych przyłączy.
Aby uniknąć nieporozumień, należy zauważyć, że monolityczny filtr EMI nie jest tradycyjnym kondensatorem przelotowym. Chociaż wyglądają tak samo (to samo opakowanie i wygląd), ich konstrukcja jest zupełnie inna, a sposoby łączenia również są różne. Podobnie jak inne filtry EMI, monolityczny filtr EMI tłumi całą energię powyżej określonej częstotliwości odcięcia i wybiera tylko energię sygnału niezbędną do przejścia, jednocześnie przenosząc niepożądany szum do „masy”.
Kluczem jest jednak bardzo niska indukcyjność i dopasowana impedancja. W przypadku monolitycznego filtra EMI zacisk jest wewnętrznie połączony ze wspólną elektrodą odniesienia (ekranującą) w urządzeniu, a płytka jest oddzielona elektrodą odniesienia. Jeśli chodzi o elektryczność statyczną, trzy węzły elektryczne składają się z dwóch połówek pojemnościowych, które mają wspólną elektrodę odniesienia. Wszystkie elektrody odniesienia są zawarte w jednym korpusie ceramicznym.
Równowaga między dwiema połówkami kondensatora oznacza również, że efekty piezoelektryczne są równe i przeciwne, znosząc się nawzajem. Zależność ta wpływa również na zmiany temperatury i napięcia, dlatego elementy na obu liniach mają ten sam stopień starzenia. Jeśli te monolityczne filtry EMI mają wadę, nie można ich zastosować, jeśli szum w trybie wspólnym ma tę samą częstotliwość co sygnał różnicowy. „W tym przypadku lepszym rozwiązaniem jest dławik trybu wspólnego” – powiedział Cambrelin.
Przeglądaj najnowsze wydanie Design World i poprzednie numery w łatwym w użyciu formacie wysokiej jakości. Edytuj, udostępniaj i pobieraj natychmiast w wiodących magazynach poświęconych projektowaniu i inżynierii.
Największe na świecie forum rozwiązywania problemów EE, obejmujące mikrokontrolery, DSP, sieci, projektowanie analogowe i cyfrowe, RF, energoelektronikę, okablowanie PCB itp.
Engineering Exchange to globalna edukacyjna społeczność internetowa dla inżynierów. Połącz się, udostępniaj i ucz się już dziś »
Prawa autorskie © 2021 WTWH Media LLC. wszelkie prawa zastrzeżone. Bez uprzedniej pisemnej zgody WTWH MediaPrivacy Policy | materiały znajdujące się na tej stronie nie mogą być kopiowane, rozpowszechniane, przesyłane, buforowane ani wykorzystywane w inny sposób. Reklama | O nas