• sns01
  • sns02
  • sns03
  • instagram (1)

Common Mode-brusfiltrering med monolitiska EMI-filter

Även om common-mode-chokes är populära, kan ett alternativ vara ett monolitiskt EMI-filter. När de är korrekt placerade ger dessa flerskiktiga keramiska komponenter utmärkt brusreduktion i common-mode.
Många faktorer ökar mängden "brus"-störningar som kan skada eller störa funktionen hos elektronisk utrustning. Dagens bilar är ett utmärkt exempel. I en bil hittar du Wi-Fi, Bluetooth, satellitradio, GPS-system och det är bara början. För att hantera denna brusstörning använder branschen vanligtvis skärmning och EMI-filter för att eliminera oönskat brus. Men vissa traditionella lösningar för att eliminera EMI/RFI räcker inte längre.
Detta problem leder till att många OEM-tillverkare undviker att använda 2-kondensatordifferential, 3-kondensator (en X-kondensator och 2 Y-kondensatorer), genomströmningsfilter, common mode-drossel eller en kombination av dessa för en mer lämplig lösning som ett monolitiskt EMI-filter med bättre brusreducering i ett mindre paket.
När elektronisk utrustning tar emot starka elektromagnetiska vågor kan oönskade strömmar induceras i kretsen och orsaka oavsiktlig drift – eller störa avsedd drift.
EMI/RFI kan vara i form av ledande eller utstrålade emissioner. När EMI genomförs betyder det att brus färdas längs elektriska ledare. Strålat EMI uppstår när buller färdas genom luften i form av magnetfält eller radiovågor.
Även om energin som appliceras utifrån är liten, om den blandas med radiovågorna som används för sändningar och kommunikation, kan det orsaka förlust av mottagning, onormalt ljud i ljud eller avbrott i video. Om energin är för stark kan den skada elektronisk utrustning.
Källor inkluderar naturligt brus (t.ex. elektrostatisk urladdning, belysning och andra källor) och konstgjorda buller (t.ex. kontaktljud, läckande utrustning som använder höga frekvenser, oönskade emissioner, etc.). Normalt är EMI/RFI-brus brus i vanligt läge. , så lösningen är att använda ett EMI-filter för att ta bort oönskade höga frekvenser, antingen som en separat enhet eller inbäddad i ett kretskort.
EMI-filter EMI-filter består vanligtvis av passiva komponenter, såsom kondensatorer och induktorer, som är anslutna för att bilda en krets.
"Induktorer tillåter likström eller lågfrekvent ström att passera igenom samtidigt som de blockerar oönskade, oönskade högfrekventa strömmar.Kondensatorer ger en lågimpedansväg för att avleda högfrekvent brus från filtrets ingång till ström- eller jordanslutningen”, säger Christophe Cambrelin på kondensatorföretaget Johanson Dielectrics.EMI filter.
Traditionella common-mode-filtreringsmetoder inkluderar lågpassfilter som använder kondensatorer som släpper igenom signaler med frekvenser under en vald gränsfrekvens och dämpar signaler med frekvenser över gränsfrekvensen.
En vanlig utgångspunkt är att applicera ett par kondensatorer i en differentiell konfiguration, med en kondensator mellan varje spår av differentialingången och jord. Kapacitiva filter i varje ben avleder EMI/RFI till jord över den specificerade gränsfrekvensen. Eftersom denna konfiguration innebär sänder signaler av motsatta faser över de två ledningarna, förbättras signal-brusförhållandet medan oönskat brus skickas till jord.
"Tyvärr kan kapacitansvärdet för MLCC med X7R-dielektrik (som vanligtvis används för denna funktion) variera avsevärt med tid, förspänning och temperatur," sa Cambrelin.
"Så även om två kondensatorer är nära matchade vid en given tidpunkt vid rumstemperatur vid låg spänning, kommer de sannolikt att få väldigt olika värden när tiden, spänningen eller temperaturen ändras.Denna oöverensstämmelse mellan de två ledningarna kommer att resultera i ojämna svar nära filteravstängningen.Därför konverterar den common-mode-brus till differentiellt brus."
En annan lösning är att överbrygga en "X"-kondensator med högt värde mellan de två "Y"-kondensatorerna. Den kapacitiva "X"-shunten ger idealisk common-mode-balans, men har också den oönskade bieffekten av differentiell signalfiltrering. Kanske den vanligaste lösningen och ett alternativ till ett lågpassfilter är en drossel i vanlig modus.
En common mode choke är en 1:1 transformator där båda lindningarna fungerar som primära och sekundära lindningar. I denna metod inducerar strömmen genom en lindning en motsatt ström i den andra lindningen. Tyvärr är common mode chokes också tunga, dyra och känsliga till vibrationsinducerade fel.
Icke desto mindre är en lämplig common mode-drossel med perfekt matchning och koppling mellan lindningarna transparent för differentialsignaler och har hög impedans mot common mode-brus. En nackdel med common mode-drossel är det begränsade frekvensområdet på grund av parasitisk kapacitans. För ett givet kärnmaterial Ju högre induktans som används för att erhålla lågfrekvensfiltrering, desto fler varv krävs, vilket resulterar i parasitiska kapacitanser som inte kan passera högfrekvensfiltrering.
Felöverensstämmelse mellan lindningar på grund av mekaniska tillverkningstoleranser orsakar lägesväxling, där en del av signalenergin omvandlas till allmänt brus och vice versa. Denna situation kan orsaka elektromagnetisk kompatibilitet och immunitetsproblem. Missanpassningen minskar också den effektiva induktansen för varje ben.
I vilket fall som helst erbjuder common-mode-drosslar betydande fördelar jämfört med andra alternativ när differentialsignalen (genomgång) arbetar i samma frekvensområde som common-mod-bruset som måste avvisas. Genom att använda en common-mod-drossel kan signalpassbandet utökas till common mode-avvisningsbandet.
Monolitiska EMI-filter Även om common-mode-drosslar är populära, kan monolitiska EMI-filter också användas. När de är korrekt placerade ger dessa flerskiktiga keramiska komponenter utmärkt brusreduktion i common-mode. De kombinerar två balanserade shuntkondensatorer i ett paket för ömsesidig induktansavstängning och skärmning .Dessa filter använder två separata elektriska vägar inom en enda enhet ansluten till fyra externa anslutningar.
För att undvika förvirring bör det noteras att monolitiska EMI-filter inte är traditionella genomströmningskondensatorer. Även om de ser likadana ut (samma förpackning och utseende), är de väldigt olika i design och de är inte anslutna på samma sätt.Som andra EMI filter, monolitiska EMI-filter dämpar all energi över den specificerade gränsfrekvensen och väljer att bara skicka den önskade signalenergin, samtidigt som oönskat brus avleds till "jord".
Nyckeln är dock mycket låg induktans och matchande impedans. För monolitiska EMI-filter är terminalerna internt anslutna till en gemensam referenselektrod (skärm) i enheten, och plattorna är åtskilda av referenselektroden. Elektrostatiskt är de tre elektriska noderna bildas av två kapacitiva halvor som delar en gemensam referenselektrod, alla inneslutna i en enda keramisk kropp.
Balansen mellan de två halvorna av kondensatorn innebär också att de piezoelektriska effekterna är lika och motsatta, vilket eliminerar varandra. Detta förhållande påverkar även temperatur- och spänningsvariationer, så komponenter på båda linjerna åldras lika. Om det finns en nackdel med dessa monolitiska EMI filter, det är att de inte fungerar om bruset i common-mode är på samma frekvens som differentialsignalen. I det här fallet är en common-mode-choke en bättre lösning, säger Cambrelin.
Bläddra bland de senaste numren av Design World och tidigare nummer i ett lättanvänt, högkvalitativt format. Redigera, dela och ladda ner idag med den ledande tidningen för designteknik.
Världens bästa problemlösande EE-forum som täcker mikrokontroller, DSP, nätverk, analog och digital design, RF, kraftelektronik, PCB-routing och mer
Copyright © 2022 WTWH Media LLC.alla rättigheter reserverade. Materialet på denna webbplats får inte reproduceras, distribueras, överföras, cachelagras eller på annat sätt användas utan föregående skriftligt tillstånd från WTWH MediaPrivacy Policy |Reklam |Om oss


Posttid: 2022-apr-19