• sns01
  • sns02
  • sns03
  • instagram (1)

Vanlig modus støyfiltrering ved bruk av monolittiske EMI-filtre

Selv om common mode chokes er populære, kan et alternativ være et monolitisk EMI-filter. Når de er riktig lagt ut, gir disse flerlags keramiske komponentene utmerket common-mode støyavvisning.
Mange faktorer øker mengden "støy"-interferens som kan skade eller forstyrre funksjonaliteten til elektronisk utstyr. Dagens biler er et godt eksempel. I en bil finner du Wi-Fi, Bluetooth, satellittradio, GPS-systemer og det er bare begynnelsen. For å håndtere denne støyinterferensen bruker industrien vanligvis skjerming og EMI-filtre for å eliminere uønsket støy. Men noen tradisjonelle løsninger for å eliminere EMI/RFI er ikke lenger nok.
Dette problemet fører til at mange OEM-er unngår å bruke differensial med 2 kondensatorer, 3-kondensatorer (en X-kondensator og 2 Y-kondensatorer), gjennomstrømningsfiltre, drosler i vanlig modus eller en kombinasjon av disse for en mer passende løsning som for eksempel et monolittisk EMI-filter med bedre støyavvisning i en mindre pakke.
Når elektronisk utstyr mottar sterke elektromagnetiske bølger, kan uønskede strømmer induseres i kretsen og forårsake utilsiktet drift – eller forstyrre tiltenkt drift.
EMI/RFI kan være i form av ledede eller utstrålte emisjoner. Når EMI ledes, betyr det at støy beveger seg langs elektriske ledere. Utstrålt EMI oppstår når støy beveger seg gjennom luften i form av magnetiske felt eller radiobølger.
Selv om energien som tilføres utenfra er liten, kan den blandes med radiobølgene som brukes til kringkasting og kommunikasjon, føre til tap av mottak, unormal støy i lyden eller avbrudd av video. Hvis energien er for sterk, kan den skade elektronisk utstyr.
Kilder inkluderer naturlig støy (f.eks. elektrostatisk utladning, belysning og andre kilder) og menneskeskapt støy (f.eks. kontaktstøy, lekkende utstyr som bruker høye frekvenser, uønskede emisjoner osv.). Vanligvis er EMI/RFI-støy vanlig modusstøy , så løsningen er å bruke et EMI-filter for å fjerne uønskede høye frekvenser, enten som en separat enhet eller innebygd i et kretskort.
EMI-filtre EMI-filtre består vanligvis av passive komponenter, som kondensatorer og induktorer, som er koblet til en krets.
"Induktorer lar likestrøm eller lavfrekvent strøm passere gjennom mens de blokkerer uønskede, uønskede høyfrekvente strømmer.Kondensatorer gir en lavimpedansbane for å avlede høyfrekvent støy fra filterets inngang til strøm- eller jordforbindelsen, sier Christophe Cambrelin fra kondensatorselskapet Johanson Dielectrics.EMI filter.
Tradisjonelle fellesmodusfiltreringsmetoder inkluderer lavpassfiltre som bruker kondensatorer som sender signaler med frekvenser under en valgt grensefrekvens og demper signaler med frekvenser over grensefrekvensen.
Et vanlig utgangspunkt er å bruke et par kondensatorer i en differensialkonfigurasjon, med en kondensator mellom hvert spor av differensialinngangen og jord. Kapasitive filtre i hvert ben avleder EMI/RFI til jord over den angitte grensefrekvensen. Siden denne konfigurasjonen innebærer sender signaler av motsatte faser over de to ledningene, forbedres signal-til-støy-forholdet mens uønsket støy sendes til jord.
"Dessverre kan kapasitansverdien til MLCC-er med X7R-dielektrikk (vanligvis brukt for denne funksjonen) variere betydelig med tid, forspenning og temperatur," sa Cambrelin.
"Så selv om to kondensatorer er tett tilpasset på et gitt tidspunkt ved romtemperatur ved lav spenning, vil de sannsynligvis ende opp med svært forskjellige verdier når tiden, spenningen eller temperaturen endres.Dette misforholdet mellom de to ledningene vil resultere i ulik respons nær filteravskjæringen.Derfor konverterer den vanlig modusstøy til differensiell støy."
En annen løsning er å bygge bro over en "X"-kondensator med stor verdi mellom de to "Y"-kondensatorene. Den kapasitive "X"-shunten gir ideell common-mode-balanse, men har også den uønskede bieffekten av differensialsignalfiltrering. Kanskje den vanligste løsningen og et alternativ til et lavpassfilter er en vanlig modus choke.
En vanlig modus choke er en 1:1 transformator med begge viklinger som fungerer som primære og sekundære. I denne metoden induserer strømmen gjennom den ene viklingen en motsatt strøm i den andre viklingen. Dessverre er common modus choker også tunge, dyre og følsomme til vibrasjonsindusert svikt.
Ikke desto mindre er en passende common mode choke med perfekt tilpasning og kobling mellom viklingene gjennomsiktig for differensialsignaler og har høy impedans mot common mode støy. En ulempe med common mode choker er det begrensede frekvensområdet på grunn av parasittisk kapasitans. For et gitt kjernemateriale , jo høyere induktans som brukes for å oppnå lavfrekvent filtrering, desto flere svinger kreves, noe som resulterer i parasittiske kapasitanser som ikke kan passere høyfrekvent filtrering.
Uoverensstemmelser mellom viklinger på grunn av mekaniske produksjonstoleranser forårsaker modusbytte, der en del av signalenergien konverteres til vanlig modusstøy og omvendt. Denne situasjonen kan forårsake problemer med elektromagnetisk kompatibilitet og immunitet. Misforholdet reduserer også den effektive induktansen til hvert ben.
I alle fall gir common mode chokes betydelige fordeler i forhold til andre alternativer når differensialsignalet (pass-through) opererer i samme frekvensområde som fellesmodusstøyen som må avvises. Ved å bruke en common mode choke kan signalpassbåndet utvides til fellesmodus-avvisningsbåndet.
Monolittiske EMI-filtre Selv om common-mode-drosler er populære, kan monolittiske EMI-filtre også brukes. Når de er riktig lagt ut, gir disse flerlags keramiske komponentene utmerket common-mode støyavvisning. De kombinerer to balanserte shuntkondensatorer i én pakke for gjensidig induktanskansellering og skjerming .Disse filtrene bruker to separate elektriske veier innenfor en enkelt enhet koblet til fire eksterne tilkoblinger.
For å unngå forvirring bør det bemerkes at monolittiske EMI-filtre ikke er tradisjonelle gjennomstrømningskondensatorer.Selv om de ser like ut (samme innpakning og utseende), er de svært forskjellige i design, og de er ikke koblet på samme måte.Som andre EMI filtre, monolittiske EMI-filtre demper all energi over den spesifiserte grensefrekvensen og velger å bare sende den ønskede signalenergien, samtidig som uønsket støy avledes til "jord".
Nøkkelen er imidlertid svært lav induktans og matchende impedans. For monolittiske EMI-filtre er terminalene internt koblet til en felles referanseelektrode (skjold) i enheten, og platene er atskilt av referanseelektroden. Elektrostatisk er de tre elektriske nodene er dannet av to kapasitive halvdeler som deler en felles referanseelektrode, alle inneholdt i en enkelt keramisk kropp.
Balansen mellom de to halvdelene av kondensatoren betyr også at de piezoelektriske effektene er like og motsatte, og kansellerer hverandre. Dette forholdet påvirker også temperatur- og spenningsvariasjoner, så komponentene på begge linjene eldes likt. Hvis det er én ulempe med disse monolitiske EMI filtre, er det at de ikke vil fungere hvis common-mode-støyen er på samme frekvens som differensialsignalet. I dette tilfellet er en common-mode-choke en bedre løsning, sa Cambrelin.
Bla gjennom de siste utgavene av Design World og tidligere utgaver i et brukervennlig format av høy kvalitet. Rediger, del og last ned i dag med det ledende magasinet for designteknikk.
Verdens beste problemløsende EE-forum som dekker mikrokontrollere, DSP, nettverk, analog og digital design, RF, kraftelektronikk, PCB-ruting og mer
Copyright © 2022 WTWH Media LLC.alle rettigheter reservert. Materialet på denne siden kan ikke reproduseres, distribueres, overføres, bufres eller på annen måte brukes uten skriftlig forhåndstillatelse fra WTWH MediaPersonvernerklæring |Reklame |Om oss


Innleggstid: 19. april 2022