Selvom common mode chokes er populære, kan et alternativ være et monolitisk EMI-filter. Når de er korrekt lagt ud, giver disse flerlags keramiske komponenter fremragende common-mode støjafvisning.
Mange faktorer øger mængden af "støj"-interferens, der kan beskadige eller forstyrre elektronisk udstyrs funktionalitet. Nutidens biler er et godt eksempel. I en bil finder du Wi-Fi, Bluetooth, satellitradio, GPS-systemer og det er kun begyndelsen. For at håndtere denne støjinterferens bruger industrien typisk afskærmning og EMI-filtre til at eliminere uønsket støj. Men nogle traditionelle løsninger til at eliminere EMI/RFI er ikke længere nok.
Dette problem får mange OEM'er til at undgå at bruge 2-kondensator differential, 3-kondensator (en X-kondensator og 2 Y-kondensatorer), gennemstrømningsfiltre, common-mode-drosler eller en kombination af disse for en mere passende løsning såsom et monolitisk EMI-filter med bedre støjafvisning i en mindre pakke.
Når elektronisk udstyr modtager stærke elektromagnetiske bølger, kan uønskede strømme induceres i kredsløbet og forårsage utilsigtet drift – eller forstyrre den tilsigtede drift.
EMI/RFI kan være i form af ledede eller udstrålede emissioner. Når EMI ledes, betyder det, at støj bevæger sig langs elektriske ledere. Udstrålet EMI opstår, når støj rejser gennem luften i form af magnetiske felter eller radiobølger.
Selvom den energi, der tilføres udefra, er lille, kan den, hvis den blandes med radiobølgerne, der bruges til udsendelse og kommunikation, forårsage tab af modtagelse, unormal støj i lyden eller afbrydelse af video. Hvis energien er for stærk, kan den beskadige elektronisk udstyr.
Kilder omfatter naturlig støj (f.eks. elektrostatisk udladning, belysning og andre kilder) og menneskeskabt støj (f.eks. kontaktstøj, utæt udstyr, der bruger høje frekvenser, uønskede emissioner osv.). EMI/RFI-støj er typisk almindelig støj. , så løsningen er at bruge et EMI-filter til at fjerne uønskede høje frekvenser, enten som en separat enhed eller indlejret i et printkort.
EMI-filtre EMI-filtre består typisk af passive komponenter, såsom kondensatorer og induktorer, der er forbundet til at danne et kredsløb.
"Induktorer tillader jævnstrøm eller lavfrekvent strøm at passere igennem, mens de blokerer for uønskede, uønskede højfrekvente strømme.Kondensatorer giver en lav-impedans vej til at aflede højfrekvent støj fra filterets input til strøm- eller jordforbindelsen,” fremstiller en Multilayer Ceramic sagde Christophe Cambrelin fra kondensatorfirmaet Johanson Dielectrics.EMI filter.
Traditionelle common-mode filtreringsmetoder omfatter lavpasfiltre, der anvender kondensatorer, der sender signaler med frekvenser under en valgt afskæringsfrekvens og dæmper signaler med frekvenser over afskæringsfrekvensen.
Et almindeligt udgangspunkt er at anvende et par kondensatorer i en differentiel konfiguration, med en kondensator mellem hvert spor af differentialindgangen og jord. Kapacitive filtre i hvert ben omleder EMI/RFI til jord over den specificerede afskæringsfrekvens. Da denne konfiguration involverer sender signaler af modsatte faser over de to ledninger, er signal-til-støj-forholdet forbedret, mens uønsket støj sendes til jord.
"Desværre kan kapacitansværdien af MLCC'er med X7R-dielektrik (typisk brugt til denne funktion) variere betydeligt med tid, forspænding og temperatur," sagde Cambrelin.
"Så selvom to kondensatorer er tæt afstemt på et givet tidspunkt ved stuetemperatur ved en lav spænding, vil de sandsynligvis ende med meget forskellige værdier, når tiden, spændingen eller temperaturen ændres.Denne uoverensstemmelse mellem de to ledninger vil resultere i ulige reaktioner nær filterafskæringen.Derfor konverterer den common-mode støj til differentiel støj."
En anden løsning er at bygge bro mellem en "X"-kondensator med stor værdi mellem de to "Y"-kondensatorer. Den kapacitive "X"-shunt giver ideel common-mode balance, men har også den uønskede bivirkning af differentiel signalfiltrering. Måske den mest almindelige løsning og et alternativ til et lavpasfilter er en common mode choker.
En common mode choker er en 1:1 transformer, hvor begge viklinger fungerer som primære og sekundære. I denne metode inducerer strømmen gennem den ene vikling en modsat strøm i den anden vikling. Desværre er common mode choker også tunge, dyre og modtagelige til vibrationsinduceret svigt.
Ikke desto mindre er en passende common mode choker med perfekt matchning og kobling mellem viklingerne transparent for differentielle signaler og har høj impedans over for common mode støj. En ulempe ved common mode chokes er det begrænsede frekvensområde på grund af parasitisk kapacitans. For et givet kernemateriale , jo højere induktans der bruges til at opnå lavfrekvensfiltrering, jo flere drejninger kræves der, hvilket resulterer i parasitære kapacitanser, der ikke kan passere højfrekvensfiltrering.
Uoverensstemmelser mellem viklinger på grund af mekaniske fremstillingstolerancer forårsager tilstandsskift, hvor en del af signalenergien konverteres til common mode-støj og omvendt. Denne situation kan forårsage problemer med elektromagnetisk kompatibilitet og immunitet. Mistilpasningen reducerer også den effektive induktans af hvert ben.
Under alle omstændigheder tilbyder common mode chokes betydelige fordele i forhold til andre muligheder, når differentialsignalet (pass through) fungerer i samme frekvensområde som common mode støjen, der skal afvises. Ved at bruge en common mode choker kan signalets passbånd udvides til common mode afvisningsbåndet.
Monolitiske EMI-filtre Selvom common-mode chokes er populære, kan monolitiske EMI-filtre også bruges. Når de er korrekt lagt ud, giver disse flerlags keramiske komponenter fremragende common-mode støjafvisning. De kombinerer to balancerede shuntkondensatorer i én pakke til gensidig induktansannullering og afskærmning .Disse filtre bruger to separate elektriske veje inden for en enkelt enhed forbundet til fire eksterne forbindelser.
For at undgå forvirring skal det bemærkes, at monolitiske EMI-filtre ikke er traditionelle gennemstrømningskondensatorer. Selvom de ser ens ud (samme emballage og udseende), er de meget forskellige i design, og de er ikke forbundet på samme måde.Som andre EMI filtre, monolitiske EMI-filtre dæmper al energi over den specificerede afskæringsfrekvens og vælger kun at sende den ønskede signalenergi, mens uønsket støj omdirigeres til "jord".
Nøglen er dog meget lav induktans og matchende impedans. For monolitiske EMI-filtre er terminalerne internt forbundet til en fælles referenceelektrode (skærm) i enheden, og pladerne er adskilt af referenceelektroden. Elektrostatisk er de tre elektriske knudepunkter er dannet af to kapacitive halvdele, der deler en fælles referenceelektrode, alle indeholdt i et enkelt keramisk legeme.
Balancen mellem de to halvdele af kondensatoren betyder også, at de piezoelektriske effekter er lige store og modsatte og udligner hinanden. Dette forhold påvirker også temperatur- og spændingsvariation, så komponenter på begge linjer ældes lige meget. Hvis der er én ulempe ved disse monolitiske EMI filtre, er det, at de ikke vil fungere, hvis common-mode-støjen er på samme frekvens som differentialsignalet."I dette tilfælde er en common-mode choker en bedre løsning," sagde Cambrelin.
Gennemse de seneste numre af Design World og tidligere udgaver i et brugervenligt højkvalitetsformat. Rediger, del og download i dag med det førende designingeniørmagasin.
Verdens bedste problemløsende EE-forum, der dækker mikrocontrollere, DSP, netværk, analogt og digitalt design, RF, strømelektronik, PCB-routing og mere
Copyright © 2022 WTWH Media LLC.alle rettigheder forbeholdt. Materialet på denne side må ikke gengives, distribueres, transmitteres, cachelagres eller på anden måde bruges uden forudgående skriftlig tilladelse fra WTWH MediaPrivacy Policy |Reklame |Om os
Indlægstid: 19-apr-2022
