nieuws

Hoewel common-mode-smoorspoelen populair zijn, zou een monolithisch EMI-filter een alternatief kunnen zijn. Wanneer ze op de juiste manier zijn ingedeeld, bieden deze meerlaagse keramische componenten een uitstekende common-mode-ruisonderdrukking.
Veel factoren vergroten de hoeveelheid “ruis”-interferentie die de functionaliteit van elektronische apparatuur kan beschadigen of verstoren. De auto's van vandaag zijn daar een goed voorbeeld van. In een auto vindt u Wi-Fi, Bluetooth, satellietradio, GPS-systemen en dat is nog maar het begin. Om deze ruisinterferentie onder controle te houden, maakt de industrie doorgaans gebruik van afscherming en EMI-filters om ongewenste ruis te elimineren. Maar sommige traditionele oplossingen om EMI/RFI te elimineren zijn niet langer voldoende.
Dit probleem zorgt ervoor dat veel OEM's het gebruik van differentiëlen met 2 condensatoren, 3 condensatoren (één X-condensator en 2 Y-condensatoren), doorvoerfilters, common-mode-smoorspoelen of een combinatie hiervan vermijden voor een geschiktere oplossing, zoals een monolithisch EMI-filter met betere ruisonderdrukking in een kleiner pakket.
Wanneer elektronische apparatuur sterke elektromagnetische golven ontvangt, kunnen ongewenste stromen in het circuit worden geïnduceerd en een onbedoelde werking veroorzaken – of de beoogde werking verstoren.
EMI/RFI kan de vorm hebben van geleide of uitgestraalde emissies. Wanneer EMI wordt geleid, betekent dit dat geluid zich langs elektrische geleiders voortplant. Uitgestraalde EMI treedt op wanneer geluid zich door de lucht voortplant in de vorm van magnetische velden of radiogolven.
Ook al is de energie die van buitenaf wordt toegevoerd klein, als deze zich vermengt met de radiogolven die worden gebruikt voor uitzending en communicatie, kan dit ontvangstverlies, abnormale ruis in het geluid of onderbreking van de video veroorzaken. Als de energie te sterk is, kan dit leiden tot verlies van ontvangst, abnormale ruis in het geluid of onderbreking van de video. elektronische apparatuur beschadigen.
Bronnen zijn onder meer natuurlijke ruis (bijv. elektrostatische ontlading, verlichting en andere bronnen) en door de mens veroorzaakte ruis (bijv. contactgeluid, lekkende apparatuur die hoge frequenties gebruikt, ongewenste emissies, enz.). EMI/RFI-ruis is doorgaans common-mode-ruis. De oplossing is dus om een ​​EMI-filter te gebruiken om ongewenste hoge frequenties te verwijderen, als afzonderlijk apparaat of ingebed in een printplaat.
EMI-filters EMI-filters bestaan ​​doorgaans uit passieve componenten, zoals condensatoren en inductoren, die met elkaar zijn verbonden om een ​​circuit te vormen.
“Smoorspoelen laten gelijkstroom of laagfrequente stroom door terwijl ze ongewenste, ongewenste hoogfrequente stromen blokkeren. Condensatoren bieden een pad met lage impedantie om hoogfrequente ruis van de ingang van het filter om te leiden naar de stroom- of aardverbinding”, zegt Christophe Cambrelin van condensatorbedrijf Johanson Dielectrics.EMI filter.
Traditionele common-mode filtermethoden omvatten laagdoorlaatfilters die gebruik maken van condensatoren die signalen doorlaten met frequenties onder een geselecteerde afsnijfrequentie en signalen verzwakken met frequenties boven de afsnijfrequentie.
Een gemeenschappelijk uitgangspunt is het toepassen van een paar condensatoren in een differentiële configuratie, met één condensator tussen elk spoor van de differentiële ingang en aarde. Capacitieve filters in elke tak leiden EMI/RFI naar aarde boven de gespecificeerde afsnijfrequentie. Aangezien deze configuratie gepaard gaat met Door signalen met tegengestelde fasen over de twee draden te verzenden, wordt de signaal-ruisverhouding verbeterd terwijl ongewenste ruis naar aarde wordt gestuurd.
"Helaas kan de capaciteitswaarde van MLCC's met X7R-diëlektrica (vaak gebruikt voor deze functie) aanzienlijk variëren met de tijd, de voorspanning en de temperatuur", aldus Cambrelin.
“Dus ook al zijn twee condensatoren op een bepaald moment bij kamertemperatuur en een lage spanning nauw op elkaar afgestemd, de kans is groot dat ze zeer verschillende waarden krijgen zodra de tijd, de spanning of de temperatuur veranderen. Deze inconsistentie tussen de twee draden die overeenkomen, zal resulteren in ongelijke reacties nabij de filterafsnijding. Daarom zet het common-mode-ruis om in differentiële ruis.”
Een andere oplossing is het overbruggen van een “X”-condensator met grote waarde tussen de twee “Y”-condensatoren. De capacitieve “X”-shunt biedt een ideale common-mode-balans, maar heeft ook het ongewenste neveneffect van differentiële signaalfiltering. Misschien wel de meest gebruikelijke oplossing en een alternatief voor een laagdoorlaatfilter is een common-mode-smoorspoel.
Een common-mode-smoorspoel is een 1:1-transformator waarbij beide wikkelingen als primair en secundair fungeren. Bij deze methode induceert de stroom door de ene wikkeling een tegengestelde stroom in de andere wikkeling. Helaas zijn common-mode-smoorspoelen ook zwaar, duur en gevoelig tot door trillingen veroorzaakte storingen.
Niettemin is een geschikte common-mode-smoorspoel met perfecte afstemming en koppeling tussen de wikkelingen transparant voor differentiële signalen en heeft een hoge impedantie voor common-mode-ruis. Een nadeel van common-mode-smoorspoelen is het beperkte frequentiebereik als gevolg van parasitaire capaciteit. Voor een bepaald kernmateriaal Hoe hoger de inductantie die wordt gebruikt om laagfrequente filtering te verkrijgen, hoe meer windingen er nodig zijn, wat resulteert in parasitaire capaciteiten die de hoogfrequente filtering niet kunnen doorstaan.
Mismatches tussen de wikkelingen als gevolg van mechanische productietoleranties veroorzaken mode-switching, waarbij een deel van de signaalenergie wordt omgezet in common-mode-ruis en vice versa. Deze situatie kan elektromagnetische compatibiliteits- en immuniteitsproblemen veroorzaken. De discrepantie vermindert ook de effectieve inductie van elke tak.
Hoe dan ook, common-mode-smoorspoelen hebben aanzienlijke voordelen ten opzichte van andere opties wanneer het differentiële signaal (doorgang) in hetzelfde frequentiebereik werkt als de common-mode-ruis die moet worden afgewezen. Met behulp van een common-mode-smoorspoel kan de signaaldoorlaatband worden uitgebreid naar de common mode-afwijzingsband.
Monolithische EMI-filters Hoewel common-mode-smoorspoelen populair zijn, kunnen ook monolithische EMI-filters worden gebruikt. Wanneer ze op de juiste manier zijn geplaatst, bieden deze meerlaagse keramische componenten uitstekende common-mode-ruisonderdrukking. Ze combineren twee gebalanceerde shuntcondensatoren in één pakket voor wederzijdse inductie-onderdrukking en afscherming Deze filters maken gebruik van twee afzonderlijke elektrische paden binnen één apparaat, aangesloten op vier externe aansluitingen.
Om verwarring te voorkomen moet worden opgemerkt dat monolithische EMI-filters geen traditionele doorvoercondensatoren zijn. Hoewel ze er hetzelfde uitzien (dezelfde verpakking en hetzelfde uiterlijk), zijn ze heel verschillend qua ontwerp en zijn ze niet op dezelfde manier aangesloten. Net als andere EMI filters, monolithische EMI-filters dempen alle energie boven de gespecificeerde afsnijfrequentie en selecteren ervoor om alleen de gewenste signaalenergie door te laten, terwijl ongewenste ruis naar "aarde" wordt geleid.
De sleutel is echter een zeer lage inductantie en bijpassende impedantie. Voor monolithische EMI-filters zijn de aansluitingen intern verbonden met een gemeenschappelijke referentie (afscherm)-elektrode in het apparaat, en worden de platen gescheiden door de referentie-elektrode. Elektrostatisch gezien zijn de drie elektrische knooppunten worden gevormd door twee capacitieve helften die een gemeenschappelijke referentie-elektrode delen, allemaal opgenomen in een enkel keramisch lichaam.
De balans tussen de twee helften van de condensator betekent ook dat de piëzo-elektrische effecten gelijk en tegengesteld zijn, waardoor ze elkaar opheffen. Deze relatie heeft ook invloed op de temperatuur- en spanningsvariatie, zodat componenten op beide lijnen evenveel verouderen. Als er één nadeel is aan deze monolithische EMI filters, het is dat ze niet zullen werken als de common-mode-ruis dezelfde frequentie heeft als het differentiële signaal. "In dit geval is een common-mode-smoorspoel een betere oplossing", zei Cambrelin.
Blader door de nieuwste nummers van Design World en eerdere nummers in een gebruiksvriendelijk formaat van hoge kwaliteit. Bewerk, deel en download vandaag nog met het toonaangevende tijdschrift voor ontwerptechniek.
's Werelds beste probleemoplossende EE-forum over microcontrollers, DSP, netwerken, analoog en digitaal ontwerp, RF, vermogenselektronica, PCB-routering en meer
Engineering Exchange is een wereldwijde educatieve netwerkgemeenschap voor ingenieurs. Maak nu verbinding, deel en leer »
Copyright © 2022 WTWH Media LLC. Alle rechten voorbehouden. Het materiaal op deze site mag niet worden gereproduceerd, gedistribueerd, verzonden, in de cache opgeslagen of anderszins gebruikt zonder de voorafgaande schriftelijke toestemming van WTWH MediaPrivacybeleid |Adverteren | Over ons