новости

Хотя синфазные дроссели популярны, другой возможностью является монолитный фильтр электромагнитных помех. При разумной компоновке эти многослойные керамические компоненты могут обеспечить превосходное подавление синфазных помех.
Многие факторы увеличивают количество «шумовых» помех, которые могут повредить или нарушить функциональность электронных устройств. Сегодняшний автомобиль является типичным примером. В автомобиле можно найти Wi-Fi, Bluetooth, спутниковое радио, системы GPS и это только начало. Чтобы справиться с такого рода шумовыми помехами, в отрасли обычно используются экранирование и фильтры электромагнитных помех для устранения нежелательных шумов. Но теперь некоторые традиционные решения по устранению EMI/RFI больше не применимы.
Эта проблема заставила многих OEM-производителей избегать таких вариантов, как дифференциальные с двумя конденсаторами, три конденсатора (один конденсатор X и два конденсатора Y), проходные фильтры, синфазные дроссели или их комбинации, чтобы получить более подходящие решения. Например, в монолитном фильтре электромагнитных помех с лучшим подавлением шума в меньшем корпусе.
Когда электронное оборудование принимает сильные электромагнитные волны, в цепи могут индуцироваться нежелательные токи, что приводит к неожиданному срабатыванию или помехам запланированной работе.
EMI/RFI могут иметь форму кондуктивных или излучаемых излучений. Когда возникают электромагнитные помехи, это означает, что шум распространяется вдоль электрических проводников. Когда шум распространяется в воздухе в виде магнитного поля или радиоволн, возникают излучаемые электромагнитные помехи.
Даже если энергия, подаваемая извне, невелика, если она смешана с радиоволнами, используемыми для радиовещания и связи, это приведет к сбою приема, аномальному звуковому шуму или прерыванию видео. Если энергия слишком сильная, электронное оборудование может быть повреждено.
К источникам относятся естественный шум (например, электростатический разряд, освещение и другие источники) и искусственный шум (например, контактный шум, использование высокочастотного оборудования для утечки, вредное излучение и т. д.). Как правило, шум EMI/RFI представляет собой синфазный шум, поэтому решение состоит в том, чтобы использовать фильтры EMI для устранения нежелательных высоких частот в виде отдельного устройства или встроенного в печатную плату.
Фильтр электромагнитных помех Фильтр электромагнитных помех обычно состоит из пассивных компонентов, таких как конденсаторы и катушки индуктивности, которые соединены в цепь.
«Индукторы пропускают постоянный или низкочастотный ток, блокируя вредные нежелательные высокочастотные токи. Конденсаторы обеспечивают путь с низким импедансом для передачи высокочастотного шума от входа фильтра обратно к питанию или заземлению», — сказал Кристоф Камбрелин из Johanson Dielectrics, который сказал, что компания производит многослойные керамические конденсаторы и фильтры электромагнитных помех.
Традиционные методы синфазной фильтрации включают фильтры нижних частот с использованием конденсаторов, которые пропускают сигналы с частотами ниже выбранной частоты среза и ослабляют сигналы с частотами выше частоты среза.
Обычной отправной точкой является применение пары конденсаторов в дифференциальной конфигурации, используя конденсатор между каждой дорожкой и землей дифференциального входа. Конденсаторный фильтр в каждой ветви передает электромагнитные/радиочастотные помехи на землю выше указанной частоты среза. Поскольку эта конфигурация предполагает отправку сигналов противоположной фазы по двум проводам, она улучшает соотношение сигнал/шум, одновременно отправляя нежелательный шум на землю.
«К сожалению, значение емкости MLCC с диэлектриками X7R (обычно используемыми для этой функции) значительно меняется в зависимости от времени, напряжения смещения и температуры», — сказал Камбрелин.
«Таким образом, даже если эти два конденсатора точно совпадают при комнатной температуре и низком напряжении, в определенный момент времени, как только время, напряжение или температура изменятся, они, скорее всего, получат очень разные значения. Такое несоответствие между двумя линиями приведет к неравным откликам вблизи границы среза фильтра. Таким образом, он преобразует синфазный шум в дифференциальный шум».
Другое решение — подключить конденсатор «X» большой емкости между двумя конденсаторами «Y». Конденсаторный шунт «X» может обеспечить требуемый эффект балансировки синфазного сигнала, но будет вызывать нежелательные побочные эффекты при фильтрации дифференциального сигнала. Пожалуй, наиболее распространенным решением и альтернативой фильтрам нижних частот являются синфазные дроссели.
Синфазный дроссель представляет собой трансформатор 1:1, в котором обе обмотки действуют как первичная и вторичная. В этом методе ток, проходящий через одну обмотку, индуцирует противоположный ток в другой обмотке. К сожалению, синфазные дроссели также тяжелы, дороги и склонны к выходу из строя из-за вибрации.
Тем не менее, подходящий синфазный дроссель с идеальным согласованием и связью между обмотками прозрачен для дифференциальных сигналов и имеет высокий импеданс для синфазного шума. Одним из недостатков синфазных дросселей является ограниченный частотный диапазон, вызванный паразитной емкостью. Для данного материала сердечника, чем выше индуктивность, используемая для фильтрации низких частот, тем больше требуется количество витков и связанная с этим паразитная емкость, что делает фильтрацию высоких частот неэффективной.
Несоответствие механических производственных допусков между обмотками может вызвать преобразование режима, при котором часть энергии сигнала преобразуется в синфазный шум, и наоборот. Эта ситуация вызовет проблемы с электромагнитной совместимостью и помехоустойчивостью. Рассогласование также снижает эффективную индуктивность каждой ветви.
В любом случае, когда дифференциальный сигнал (проходной) работает в том же диапазоне частот, что и синфазный шум, который необходимо подавить, синфазный дроссель действительно имеет существенное преимущество перед другими вариантами. Используя синфазные дроссели, полосу пропускания сигнала можно расширить до синфазной полосы задерживания.
Монолитные фильтры электромагнитных помех Хотя синфазные дроссели популярны, другой возможностью являются монолитные фильтры электромагнитных помех. При разумной компоновке эти многослойные керамические компоненты могут обеспечить превосходное подавление синфазных помех. Они объединяют два сбалансированных параллельных конденсатора в одном корпусе, что обеспечивает эффект взаимной компенсации индуктивности и экранирования. Эти фильтры используют два независимых электрических пути в одном устройстве, подключенном к четырем внешним разъемам.
Во избежание путаницы следует отметить, что монолитный фильтр электромагнитных помех не является традиционным проходным конденсатором. Хотя они выглядят одинаково (одинаковая упаковка и внешний вид), их конструкция совершенно разная, как и способы подключения. Как и другие фильтры электромагнитных помех, монолитный фильтр электромагнитных помех ослабляет всю энергию выше указанной частоты среза и выбирает только необходимую энергию сигнала для прохождения, передавая при этом нежелательный шум на «землю».
Однако ключевым моментом является очень низкая индуктивность и согласованное сопротивление. В монолитном фильтре электромагнитных помех клемма внутренне соединена с общим опорным (экранирующим) электродом в устройстве, а плата отделена опорным электродом. Что касается статического электричества, три электрических узла образованы двумя емкостными половинками, имеющими общий электрод сравнения, все электроды сравнения содержатся в одном керамическом корпусе.
Баланс между двумя половинками конденсатора также означает, что пьезоэлектрические эффекты равны и противоположны, нейтрализуя друг друга. Эта зависимость также влияет на изменения температуры и напряжения, поэтому компоненты на двух линиях имеют одинаковую степень старения. Если эти монолитные фильтры электромагнитных помех имеют недостаток, их нельзя использовать, если синфазный шум имеет ту же частоту, что и дифференциальный сигнал. «В этом случае синфазный дроссель является лучшим решением», — сказал Камбрелин.
Просмотрите последний выпуск журнала Design World и прошлые выпуски в удобном и высококачественном формате. Редактируйте, делитесь и загружайте сразу же из ведущих журналов по проектированию.
Главный в мире форум по решению проблем по энергоэффективности, охватывающий микроконтроллеры, цифровую обработку сигналов, сети, аналоговый и цифровой дизайн, радиочастоту, силовую электронику, разводку печатных плат и т. д.
Engineering Exchange — это глобальное образовательное онлайн-сообщество для инженеров. Подключайтесь, делитесь информацией и учитесь уже сегодня »
Copyright © 2021 ООО «ВТВХ Медиа». все права защищены. Без предварительного письменного разрешения WTWH MediaPrivacy Policy | материалы на этом веб-сайте не могут быть скопированы, распространены, переданы, кэшированы или использованы иным образом. Реклама | О нас