Ačkoli jsou běžné tlumivky populární, alternativou může být monolitický EMI filtr. Při správném rozložení tyto vícevrstvé keramické komponenty poskytují vynikající potlačení šumu v běžném režimu.
Mnoho faktorů zvyšuje množství „šumového“ rušení, které může poškodit nebo narušit funkčnost elektronických zařízení. Dnešní auta jsou toho nejlepším příkladem. V autě najdete Wi-Fi, Bluetooth, satelitní rádio, systémy GPS a to je jen začátek. Pro zvládnutí tohoto rušení šumem průmysl obvykle používá stínění a EMI filtry k eliminaci nežádoucího šumu. Některá tradiční řešení pro eliminaci EMI/RFI však již nestačí.
Tento problém vede mnoho výrobců OEM k tomu, že se vyhýbají používání 2-kapacitního diferenciálu, 3-kondenzátoru (jeden X kondenzátor a 2 Y kondenzátory), průchozích filtrů, tlumivek se společným režimem nebo jejich kombinace pro vhodnější řešení, jako je monolitický EMI filtr s lepší potlačení hluku v menším balení.
Když elektronické zařízení přijímá silné elektromagnetické vlny, mohou se v obvodu indukovat nežádoucí proudy a způsobit nezamýšlený provoz – nebo narušovat zamýšlený provoz.
EMI/RFI může být ve formě vedené nebo vyzařované emise. Když je EMI vedeno, znamená to, že se hluk šíří podél elektrických vodičů. K vyzařovanému EMI dochází, když se hluk šíří vzduchem ve formě magnetických polí nebo rádiových vln.
I když je energie přiváděná zvenčí malá, smísí-li se s rádiovými vlnami používanými pro vysílání a komunikaci, může to způsobit ztrátu příjmu, abnormální šum ve zvuku nebo přerušení videa. Pokud je energie příliš silná, může poškodit elektronická zařízení.
Mezi zdroje patří přirozený hluk (např. elektrostatický výboj, osvětlení a další zdroje) a hluk způsobený člověkem (např. kontaktní hluk, netěsná zařízení využívající vysoké frekvence, nežádoucí emise atd.). Typicky je šum EMI/RFI šum v běžném režimu , takže řešením je použití EMI filtru k odstranění nežádoucích vysokých frekvencí, ať už jako samostatného zařízení, nebo zabudovaného do obvodové desky.
Filtry EMI Filtry EMI se obvykle skládají z pasivních součástí, jako jsou kondenzátory a induktory, které jsou spojeny do obvodu.
„Tlumivky umožňují průchod stejnosměrného nebo nízkofrekvenčního proudu a zároveň blokují nežádoucí, nechtěné vysokofrekvenční proudy.Kondenzátory poskytují cestu s nízkou impedancí pro odvedení vysokofrekvenčního šumu ze vstupu filtru do napájecího nebo zemního spojení,“ řekl Christophe Cambrelin z firmy Johanson Dielectrics.EMI filter, vyrábějící kondenzátory.
Tradiční metody filtrování v běžném režimu zahrnují nízkofrekvenční filtry využívající kondenzátory, které propouštějí signály s frekvencemi pod zvolenou mezní frekvencí a zeslabují signály s frekvencemi nad mezní frekvencí.
Běžným výchozím bodem je použití páru kondenzátorů v diferenciální konfiguraci, s jedním kondenzátorem mezi každou stopou diferenciálního vstupu a zemí. Kapacitní filtry v každé větvi odvádějí EMI/RFI na zem nad stanovenou mezní frekvenci. Protože tato konfigurace zahrnuje odesíláním signálů opačných fází přes dva vodiče je poměr signálu k šumu zlepšen, zatímco nežádoucí šum je posílán na zem.
"Bohužel, hodnota kapacity MLCC s dielektrikem X7R (typicky používaným pro tuto funkci) se může výrazně lišit s časem, předpětím a teplotou, " řekl Cambrelin.
„Takže i když jsou dva kondenzátory v daném čase při pokojové teplotě a nízkém napětí těsně sladěny, pravděpodobně skončí s velmi odlišnými hodnotami, jakmile se změní čas, napětí nebo teplota.Tento nesoulad mezi dvěma vodiči bude mít za následek nestejné odezvy v blízkosti hranice filtru.Proto převádí šum běžného režimu na diferenciální šum.“
Dalším řešením je přemostění kondenzátoru „X“ s velkou hodnotou mezi dvěma kondenzátory „Y“. Kapacitní bočník „X“ poskytuje ideální vyvážení společného režimu, ale má také nežádoucí vedlejší efekt diferenciální filtrace signálu. Možná nejběžnější řešení a alternativou k dolní propusti je tlumivka se společným režimem.
Běžná tlumivka je transformátor 1:1, kde obě vinutí fungují jako primární a sekundární. Při této metodě proud procházející jedním vinutím indukuje opačný proud v druhém vinutí. Bohužel, tlumivky se součinným režimem jsou také těžké, drahé a náchylné. k selhání způsobenému vibracemi.
Nicméně vhodná součinná tlumivka s dokonalým přizpůsobením a vazbou mezi vinutími je transparentní pro diferenciální signály a má vysokou impedanci vůči společnému šumu. Jednou nevýhodou součinných tlumivek je omezený frekvenční rozsah kvůli parazitní kapacitě. Pro daný materiál jádra Čím vyšší je indukčnost použitá k získání nízkofrekvenčního filtrování, tím více závitů je potřeba, což má za následek parazitní kapacity, které nemohou projít vysokofrekvenčním filtrováním.
Nesoulad mezi vinutími v důsledku mechanických výrobních tolerancí způsobuje přepínání režimů, kdy se část energie signálu přemění na šum v běžném režimu a naopak. Tato situace může způsobit problémy s elektromagnetickou kompatibilitou a imunitou. Nesoulad také snižuje efektivní indukčnost každé větve.
V každém případě běžné režimové tlumivky nabízejí významné výhody oproti jiným možnostem, když diferenciální signál (průchozí) pracuje ve stejném frekvenčním rozsahu jako šum soufázového režimu, který musí být odmítnut. Pomocí běžné režimové tlumivky lze propustnost signálu rozšířit. do pásma odmítnutí společného režimu.
Monolitické EMI filtry Přestože jsou populární tlumivky se společným režimem, lze také použít monolitické filtry EMI. Při správném rozložení tyto vícevrstvé keramické komponenty poskytují vynikající potlačení šumu v běžném režimu. Kombinují dva vyvážené bočníkové kondenzátory v jednom balení pro vzájemné potlačení indukčnosti a stínění .Tyto filtry používají dvě samostatné elektrické cesty v rámci jednoho zařízení připojeného ke čtyřem externím přípojkám.
Aby nedošlo k záměně, je třeba poznamenat, že monolitické filtry EMI nejsou tradiční průchozí kondenzátory. Přestože vypadají stejně (stejné balení a vzhled), mají velmi odlišný design a nejsou zapojeny stejným způsobem. Stejně jako ostatní EMI filtry, monolitické EMI filtry zeslabují veškerou energii nad specifikovanou mezní frekvenci a volí propouštění pouze požadované energie signálu, přičemž odvádějí nežádoucí šum do „země“.
Klíčem je však velmi nízká indukčnost a odpovídající impedance. U monolitických filtrů EMI jsou svorky vnitřně připojeny ke společné referenční (stínící) elektrodě uvnitř zařízení a desky jsou odděleny referenční elektrodou. Elektrostaticky jsou tři elektrické uzly jsou tvořeny dvěma kapacitními polovinami, které sdílejí společnou referenční elektrodu, všechny jsou obsaženy v jediném keramickém tělese.
Rovnováha mezi dvěma polovinami kondenzátoru také znamená, že piezoelektrické efekty jsou stejné a opačné a vzájemně se ruší. Tento vztah také ovlivňuje změny teploty a napětí, takže komponenty na obou linkách stárnou stejně. Pokud existuje jedna nevýhoda těchto monolitických EMI Filtry nebudou fungovat, pokud je šum v běžném režimu na stejné frekvenci jako diferenciální signál.“ V tomto případě je lepším řešením tlumivka v běžném režimu,“ řekl Cambrelin.
Procházejte nejnovější vydání Design World a zpětná vydání ve snadno použitelném a vysoce kvalitním formátu. Upravujte, sdílejte a stahujte ještě dnes s předním časopisem o designu.
Špičkové světové fórum EE pro řešení problémů zahrnující mikrokontroléry, DSP, sítě, analogový a digitální design, RF, výkonovou elektroniku, směrování PCB a další
Copyright © 2022 WTWH Media LLC.všechna práva vyhrazena.Materiál na této stránce nesmí být reprodukován, distribuován, přenášen, ukládán do mezipaměti ani jinak používán bez předchozího písemného souhlasu WTWH MediaPrivacy Policy |Inzerce |O nás
Čas odeslání: 19. dubna 2022
