Хотя широко распространены синфазные дроссели, альтернативой им может быть монолитный фильтр электромагнитных помех. При правильном размещении эти многослойные керамические компоненты обеспечивают превосходное подавление синфазных помех.
Многие факторы увеличивают количество «шумовых» помех, которые могут повредить или помешать работе электронного оборудования. Ярким примером являются современные автомобили. В автомобиле вы найдете Wi-Fi, Bluetooth, спутниковое радио, системы GPS и это только начало. Чтобы справиться с этими шумовыми помехами, в отрасли обычно используются экранирование и фильтры электромагнитных помех для устранения нежелательных шумов. Но некоторых традиционных решений для устранения электромагнитных/радиопомех уже недостаточно.
Эта проблема заставляет многих OEM-производителей избегать использования дифференциальных конденсаторов с 2 конденсаторами, 3 конденсаторов (один конденсатор X и 2 конденсатора Y), проходных фильтров, синфазных дросселей или их комбинации для более подходящего решения, такого как монолитный фильтр электромагнитных помех с лучшее подавление шума в меньшем корпусе.
Когда электронное оборудование принимает сильные электромагнитные волны, в цепи могут индуцироваться нежелательные токи, что может привести к непредусмотренной работе или помешать работе по назначению.
ЭМП/РЧ-помехи могут быть в форме кондуктивных или излучаемых излучений. Когда ЭМП являются кондуктивными, это означает, что шум распространяется по электрическим проводникам. Излучаемые ЭМП возникают, когда шум распространяется по воздуху в виде магнитных полей или радиоволн.
Даже если энергия, подаваемая извне, мала, если она смешивается с радиоволнами, используемыми для вещания и связи, это может привести к потере приема, аномальному шуму в звуке или прерыванию видео. Если энергия слишком сильна, она может повредить электронное оборудование.
Источники включают естественный шум (например, электростатический разряд, освещение и другие источники) и искусственный шум (например, контактный шум, утечки оборудования, использующего высокие частоты, нежелательные излучения и т. д.). Как правило, шум электромагнитных/радиочастотных помех представляет собой синфазный шум. , поэтому решение состоит в том, чтобы использовать фильтр электромагнитных помех для удаления нежелательных высоких частот либо в виде отдельного устройства, либо встроенного в печатную плату.
Фильтры электромагнитных помех Фильтры электромагнитных помех обычно состоят из пассивных компонентов, таких как конденсаторы и катушки индуктивности, которые соединены в цепь.
«Дроссели позволяют проходить постоянному или низкочастотному току, блокируя нежелательные высокочастотные токи.Конденсаторы обеспечивают путь с низким импедансом для отвода высокочастотного шума от входа фильтра к питанию или заземлению», — сказал Кристоф Камбрелин из компании по производству конденсаторов Johanson Dielectrics. Фильтр электромагнитных помех.
Традиционные методы фильтрации синфазного сигнала включают фильтры нижних частот с использованием конденсаторов, которые пропускают сигналы с частотами ниже выбранной частоты среза и ослабляют сигналы с частотами выше частоты среза.
Распространенной отправной точкой является применение пары конденсаторов в дифференциальной конфигурации с одним конденсатором между каждой дорожкой дифференциального входа и землей. Емкостные фильтры в каждой ветви отводят электромагнитные/радиочастотные помехи на землю выше указанной частоты среза. отправляя сигналы противоположных фаз по двум проводам, соотношение сигнал/шум улучшается, а нежелательный шум направляется на землю.
«К сожалению, значение емкости MLCC с диэлектриками X7R (обычно используемыми для этой функции) может значительно меняться в зависимости от времени, напряжения смещения и температуры», — сказал Камбрелин.
«Поэтому, несмотря на то, что два конденсатора точно согласованы в данный момент времени при комнатной температуре и низком напряжении, они, вероятно, получат очень разные значения после изменения времени, напряжения или температуры.Это несоответствие между двумя проводами приведет к неравным характеристикам вблизи отсечки фильтра.Поэтому он преобразует синфазный шум в дифференциальный шум».
Другим решением является перемычка конденсатора «X» большой емкости между двумя конденсаторами «Y». Емкостный шунт «X» обеспечивает идеальный баланс синфазного сигнала, но также имеет нежелательный побочный эффект дифференциальной фильтрации сигналов. Возможно, наиболее распространенное решение. а альтернативой фильтру нижних частот является синфазный дроссель.
Синфазный дроссель представляет собой трансформатор 1:1, в котором обе обмотки действуют как первичная и вторичная. В этом методе ток через одну обмотку индуцирует противоположный ток в другой обмотке. К сожалению, синфазные дроссели также тяжелые, дорогие и уязвимые. 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 по отношению к синфазному шуму. Одним из недостатков синфазных дросселей является ограниченный частотный диапазон из-за паразитной емкости. Для данного материала сердечника , чем выше индуктивность, используемая для получения низкочастотной фильтрации, тем больше требуется витков, что приводит к паразитным емкостям, которые не могут пройти высокочастотную фильтрацию.
Несоответствие между обмотками из-за механических производственных допусков вызывает переключение режимов, при котором часть энергии сигнала преобразуется в синфазный шум и наоборот. Эта ситуация может вызвать проблемы с электромагнитной совместимостью и помехоустойчивостью. Несоответствие также снижает эффективную индуктивность каждой ветви.
В любом случае, синфазные дроссели имеют значительные преимущества по сравнению с другими вариантами, когда дифференциальный сигнал (проходной) работает в том же диапазоне частот, что и синфазный шум, который необходимо подавлять. Используя синфазный дроссель, можно расширить полосу пропускания сигнала. к полосе подавления синфазного сигнала.
Монолитные фильтры электромагнитных помех Хотя широко распространены синфазные дроссели, монолитные фильтры электромагнитных помех также могут использоваться. При правильном размещении эти многослойные керамические компоненты обеспечивают превосходное подавление синфазных помех. .Эти фильтры используют два отдельных электрических тракта в одном устройстве, подключенном к четырем внешним разъемам.
Во избежание путаницы следует отметить, что монолитные ЭМП-фильтры не являются традиционными проходными конденсаторами. Хотя они выглядят одинаково (одинаковая упаковка и внешний вид), они сильно различаются по конструкции и подключаются не так, как другие ЭМП. фильтры, монолитные фильтры электромагнитных помех ослабляют всю энергию выше указанной частоты среза и выбирают для пропускания только необходимую энергию сигнала, отводя при этом нежелательные шумы на «землю».
Однако ключевым моментом является очень низкая индуктивность и согласующий импеданс. Для монолитных фильтров электромагнитных помех клеммы внутренне соединены с общим электродом сравнения (экраном) внутри устройства, а пластины разделены электродом сравнения. Электростатически три электрических узла образованы двумя емкостными половинами, имеющими общий электрод сравнения, и все они содержатся в одном керамическом корпусе.
Баланс между двумя половинами конденсатора также означает, что пьезоэлектрические эффекты равны и противоположны, компенсируя друг друга. Это соотношение также влияет на изменение температуры и напряжения, поэтому компоненты на обеих линиях стареют одинаково. Если есть один недостаток этих монолитных электромагнитных помех фильтров, дело в том, что они не будут работать, если синфазный шум имеет ту же частоту, что и дифференциальный сигнал. «В этом случае синфазный дроссель является лучшим решением», — сказал Камбрелин.
Просматривайте последние выпуски журнала Design World и предыдущие выпуски в простом в использовании высококачественном формате. Редактируйте, делитесь и загружайте сегодня с помощью ведущего журнала по проектированию.
Лучший в мире форум по решению проблем EE, охватывающий микроконтроллеры, DSP, сети, аналоговый и цифровой дизайн, радиочастоты, силовую электронику, разводку печатных плат и многое другое.
Copyright © 2022 WTWH Media LLC. Все права защищены. Материалы на этом сайте не могут воспроизводиться, распространяться, передаваться, кэшироваться или использоваться иным образом без предварительного письменного разрешения WTWH Media. Политика конфиденциальности | Реклама |О нас
Время публикации: 19 апреля 2022 г.
