nyheter

Även om vanliga drosslar är populära, är en annan möjlighet ett monolitiskt EMI-filter. Om layouten är rimlig kan dessa flerskiktiga keramiska komponenter ge utmärkt brusreducering i common mode.
Många faktorer ökar mängden "brus"-störningar som kan skada eller störa elektroniska enheters funktionalitet. Dagens bil är ett typiskt exempel. I en bil kan du hitta Wi-Fi, Bluetooth, satellitradio, GPS-system, och detta är bara början. För att hantera denna typ av brusstörningar använder branschen vanligtvis skärmning och EMI-filter för att eliminera oönskat brus. Men nu är vissa traditionella lösningar för att eliminera EMI/RFI inte längre tillämpliga.
Detta problem har fått många OEM-tillverkare att undvika val som 2-kondensatordifferential, 3-kondensator (en X-kondensator och två Y-kondensatorer), genomströmningsfilter, common mode-drossel eller en kombination av dessa för att få mer lämpliga lösningar, som i monolitisk EMI-filter med bättre brusdämpning i mindre förpackning.
När elektronisk utrustning tar emot starka elektromagnetiska vågor kan oönskade strömmar induceras i kretsen och orsaka oväntad drift - eller störa den avsedda driften.
EMI/RFI kan vara i form av genomförda eller utstrålade emissioner. När EMI leds betyder det att brus utbreder sig längs elektriska ledare. När buller sprids i luften i form av ett magnetfält eller radiovågor uppstår utstrålad EMI.
Även om energin som appliceras utifrån är liten, om den blandas med radiovågor som används för sändningar och kommunikation, kommer det att orsaka mottagningsfel, onormalt ljud eller videoavbrott. Om energin är för stark kan den elektroniska utrustningen skadas.
Källor inkluderar naturligt brus (som elektrostatisk urladdning, belysning och andra källor) och artificiellt brus (som kontaktljud, användning av högfrekvent läckageutrustning, skadlig strålning etc.). I allmänhet är EMI/RFI-brus brus i vanligt läge, så lösningen är att använda EMI-filter för att eliminera oönskade höga frekvenser som en separat enhet eller inbäddad i ett kretskort.
EMI-filter EMI-filter är vanligtvis sammansatt av passiva komponenter, såsom kondensatorer och induktorer, som är anslutna för att bilda en krets.
"Induktorer tillåter likström eller lågfrekvent ström att passera, samtidigt som de blockerar skadliga oönskade högfrekventa strömmar. Kondensatorer ger en lågimpedansväg för att överföra högfrekvent brus från ingången på filtret tillbaka till ström- eller jordanslutningen, säger Johanson Dielectrics Christophe Cambrelin sa att företaget tillverkar flerlagers keramiska kondensatorer och EMI-filter.
Traditionella common-mode-filtreringsmetoder inkluderar lågpassfilter som använder kondensatorer som släpper igenom signaler med frekvenser lägre än en vald gränsfrekvens och dämpar signaler med frekvenser högre än gränsfrekvensen.
En vanlig utgångspunkt är att applicera ett par kondensatorer i en differentiell konfiguration, med en kondensator mellan varje spår och jord för differentialingången. Kondensatorfiltret i varje gren överför EMI/RFI till marken över den specificerade gränsfrekvensen. Eftersom denna konfiguration innebär att sända signaler av motsatt fas genom två ledningar, förbättrar den signal-brusförhållandet samtidigt som det skickar oönskat brus till marken.
"Tyvärr varierar kapacitansvärdet för MLCC med X7R-dielektrik (som vanligtvis används för denna funktion) avsevärt med tid, förspänning och temperatur," sa Cambrelin.
"Så även om dessa två kondensatorer är nära matchade vid rumstemperatur och låg spänning, vid en given tidpunkt, när tiden, spänningen eller temperaturen ändras, kommer de sannolikt att sluta med väldigt olika värden. Denna typ av mellan två linjer En missmatchning kommer att orsaka ojämlika svar nära filtrets cutoff. Därför konverterar den common-mode-brus till differentiellt brus."
En annan lösning är att överbrygga en stor "X" kondensator mellan de två "Y" kondensatorerna. "X"-kondensatorshunten kan ge den nödvändiga balanseringseffekten i common-mode, men kommer att ge oönskade bieffekter av differentialsignalfiltrering. Den kanske vanligaste lösningen och alternativet till lågpassfilter är common mode-drossel.
Common mode-drosseln är en 1:1-transformator där båda lindningarna fungerar som primära och sekundära. I denna metod inducerar strömmen som passerar genom en lindning den motsatta strömmen i den andra lindningen. Tyvärr är common mode-chokes också tunga, dyra och benägna att misslyckas orsakade av vibrationer.
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 som orsakas av parasitisk kapacitans. För ett givet kärnmaterial, ju högre induktans som används för att erhålla lägre frekvensfiltrering, desto större antal varv krävs och den parasitiska kapacitansen som följer med det, vilket gör högfrekvensfiltrering ineffektiv.
Felmatchningar i mekaniska tillverkningstoleranser mellan lindningar kan orsaka modomvandling, där en del av signalenergin omvandlas till common mode-brus, och vice versa. Denna situation kommer att orsaka elektromagnetisk kompatibilitet och immunitetsproblem. Missanpassningen minskar också den effektiva induktansen för varje ben.
I vilket fall som helst, när differentialsignalen (pass) arbetar i samma frekvensområde som common mode bruset som måste undertryckas, har common mode choken en betydande fördel jämfört med andra alternativ. Med användning av common mode-drosslar kan signalpassbandet utökas till common mode-stoppbandet.
Monolitiska EMI-filter Även om vanliga drosslar är populära, är en annan möjlighet monolitiska EMI-filter. Om layouten är rimlig kan dessa flerskiktiga keramiska komponenter ge utmärkt brusreducering i common mode. De kombinerar två balanserade parallella kondensatorer i ett paket, som har ömsesidig induktansavbrytande och skärmningseffekt. Dessa filter använder två oberoende elektriska vägar i en enda enhet ansluten till fyra externa anslutningar.
För att förhindra förvirring bör det noteras att det monolitiska EMI-filtret inte är en traditionell genomströmningskondensator. Även om de ser likadana ut (samma paket och utseende), är deras design ganska olika, och deras anslutningsmetoder är också olika. Liksom andra EMI-filter dämpar ett EMI-filter med ett chip all energi över den specificerade gränsfrekvensen och väljer bara den signalenergi som krävs för att passera, samtidigt som oönskat brus överförs till "marken".
Nyckeln är dock mycket låg induktans och matchad impedans. För ett monolitiskt EMI-filter är terminalen internt ansluten till den gemensamma referenselektroden (avskärmning) i enheten och kortet separeras av referenselektroden. När det gäller statisk elektricitet är de tre elektriska noderna bildade av två kapacitiva halvor, som delar en gemensam referenselektrod, alla referenselektroder finns i en enda keramisk kropp.
Balansen mellan de två halvorna av kondensatorn gör också att de piezoelektriska effekterna är lika och motsatta, vilket tar ut varandra. Detta förhållande påverkar också förändringar i temperatur och spänning, så komponenterna på de två linjerna har samma grad av åldring. Om dessa monolitiska EMI-filter har en nackdel kan de inte användas om det gemensamma modebruset är samma frekvens som differentialsignalen. "I det här fallet är en vanlig choke en bättre lösning," sa Cambrelin.
Bläddra i det senaste numret av Design World och tidigare nummer i ett lättanvänt format av hög kvalitet. Redigera, dela och ladda ner omedelbart med ledande designtekniktidningar.
Världens bästa problemlösning EE-forum, som täcker mikrokontroller, DSP, nätverk, analog och digital design, RF, kraftelektronik, PCB-ledningar, etc.
Engineering Exchange är en global pedagogisk onlinegemenskap för ingenjörer. Anslut, dela och lär dig idag »
Copyright © 2021 WTWH Media LLC. alla rättigheter reserverade. Utan föregående skriftligt tillstånd från WTWH MediaPrivacy Policy | får materialet på denna webbplats inte kopieras, distribueras, överföras, cachelagras eller på annat sätt användas. Reklam | Om oss