Filterkondensatoren, Common-Mode-Induktoren a Magnéitperlen sinn heefeg Figuren an EMC-Designschaltungen a sinn och dräi mächteg Tools fir elektromagnetesch Stéierungen ze eliminéieren.
Wat d'Roll vun dësen dräi am Circuit ugeet, mengen ech, et gi vill Ingenieuren, déi et net verstinn. Den Artikel aus dem Design huet eng detailléiert Analyse vum Prinzip vun der Eliminatioun vun den dräi schaarfsten EMC gemaach.
1. Filterkondensator
Och wann d'Resonanz vum Kondensator aus der Siicht vum Filteren vun héichfrequenten Geräischer ongewollt ass, ass d'Resonanz vum Kondensator net ëmmer schiedlech.
Wann d'Frequenz vum ze filteren Geräisch bestëmmt ass, kann d'Kapazitéit vum Kondensator sou ugepasst ginn, datt de Resonanzpunkt just op d'Stéierungsfrequenz fällt.
An der praktescher Ingenieurskonscht ass d'Frequenz vum elektromagnetesche Geräisch, deen gefiltert soll ginn, dacks bis zu Honnerte vu MHz oder souguer méi wéi 1 GHz. Fir sou en héichfrequenten elektromagnetesche Geräisch ass et néideg, en Duerchgangskondensator ze benotzen, fir effektiv erauszefilteren.
De Grond, firwat normal Kondensatoren net effektiv Héichfrequentgeräischer filtere kënnen, ass aus zwou Grënn:
(1) Ee Grond ass, datt d'Induktivitéit vum Kondensatorleiter Kondensatorresonanz verursaacht, wat eng grouss Impedanz fir den Héichfrequenzsignal duerstellt an de Bypass-Effekt vum Héichfrequenzsignal schwächt;
(2) En anere Grond ass, datt déi parasitär Kapazitéit tëscht de Leitungen den Héichfrequenzsignal koppelt an doduerch de Filtereffekt reduzéiert.
De Grond, firwat den Duerchgangskondensator effektiv Héichfrequentgeräischer erausfiltere kann, ass datt den Duerchgangskondensator net nëmmen net de Problem huet, datt d'Bleiinduktivitéit verursaacht, datt d'Resonanzfrequenz vum Kondensator ze niddreg ass.
An den Duerchgangskondensator kann direkt op der Metallplack installéiert ginn, wouduerch d'Metallplack d'Roll vun der Héichfrequenzisolatioun spillt. Wéi och ëmmer, wann den Duerchgangskondensator benotzt gëtt, ass de Problem, op deen et oppasse muss, d'Installatiounsproblem.
Déi gréisst Schwächt vum Duerchgangskondensator ass d'Angscht virun héijer Temperatur an Temperaturauswierkungen, wat grouss Schwieregkeete beim Schweesse vum Duerchgangskondensator un d'Metallpanel verursaacht.
Vill Kondensatore gi beim Schweessen beschiedegt. Besonnesch wann eng grouss Zuel vu Kärkondensatoren um Panel installéiert musse ginn, soulaang et e Schued ass, ass et schwéier ze reparéieren, well wann de beschiedegte Kondensator ewechgeholl gëtt, gëtt Schied un anere Kondensatoren an der Géigend verursaacht.
2. Induktivitéit am gemeinsame Modus
Well d'Problemer, mat där EMC konfrontéiert ass, haaptsächlech Common-Mode-Interferenzen sinn, sinn Common-Mode-Induktoren och ee vun eisen heefeg benotzte leistungsstarken Komponenten.
De Common-Mode-Induktor ass en Common-Mode-Interferenzënnerdréckungsapparat mat Ferrit als Kär, deen aus zwou Spulen vun der selwechter Gréisst an der selwechter Unzuel u Windungen besteet, déi symmetresch um selwechte Ferritring-Magnéitkär gewéckelt sinn, fir en Véier-Unter-Apparat ze bilden, deen e groussen Induktivitéitsënnerdréckungseffekt fir de Common-Mode-Signal an eng kleng Leckaginduktivitéit fir den Differentialmodus-Signal huet.
De Prinzip ass, datt wann de Common-Modus-Stroum fléisst, de Magnéitflux am Magnéitrank sech iwwerlagert, sou datt eng beträchtlech Induktivitéit entsteet, déi de Common-Modus-Stroum hemmt, a wann déi zwou Spullen duerch den Differentialmodus-Stroum fléissen, annuléiert de Magnéitflux am Magnéitrank sech géigesäiteg, an et gëtt bal keng Induktivitéit, sou datt den Differentialmodus-Stroum ouni Dämpfung passéiere kann.
Dofir kann den Common-Mode-Induktor effektiv de Common-Mode-Interferenzsignal an der ausgeglachene Linn ënnerdrécken, awer huet keen Afloss op déi normal Iwwerdroung vum Differentialmodussignal.
Common-Mode-Induktoren sollten déi folgend Ufuerderungen erfëllen, wann se hiergestallt ginn:
(1) D'Drot, déi um Spulekär gewéckelt sinn, sollten isoléiert sinn, fir sécherzestellen, datt et kee Kuerzschluss tëscht de Spulewindungen ënner dem Afloss vun enger direkter Iwwerspannung gëtt;
(2) Wann d'Spule duerch den direkten groussen Stroum fléisst, soll de Magnéitkär net gesättigt sinn;
(3) De Magnéitkär an der Spull soll vun der Spull isoléiert sinn, fir en Duerchbroch tëscht deenen zwee ënner der Wierkung vun enger direkter Iwwerspannung ze verhënneren;
(4) D'Spull soll sou wäit wéi méiglech an enger eenzeger Schicht gewéckelt sinn, fir d'parasitär Kapazitéit vun der Spull ze reduzéieren an d'Fäegkeet vun der Spull ze verbesseren, transient Iwwerspannungen ze iwwerdroen.
Ënner normalen Ëmstänn, wann een op d'Auswiel vum Frequenzband bezillt, deen fir d'Filterung gebraucht gëtt, ass et wichteg ze wëssen, datt wat méi grouss d'Common-Mode-Impedanz ass, wat besser. Dofir musse mir bei der Auswiel vum Common-Mode-Induktor d'Donnéeë vum Apparat berücksichtegen, haaptsächlech no der Impedanzfrequenzkurve.
Zousätzlech sollt Dir bei der Auswiel op den Impakt vun der Differentialmodusimpedanz um Signal oppassen, haaptsächlech mat engem Fokus op d'Differenzialmodusimpedanz, besonnesch op Héichgeschwindegkeetsports.
3. Magnéitesch Perl
Am EMC-Designprozess vun digitale Circuite vu Produkter benotze mir dacks Magnéitperlen, Ferritmaterial ass eng Eisen-Magnesium-Legierung oder Eisen-Néckel-Legierung. Dëst Material huet eng héich magnetesch Permeabilitéit a kann als Induktor tëscht der Spulewicklung bei héijer Frequenz an héijem Widderstand déngen, wat eng minimal generéiert Kapazitéit erméiglecht.
Ferritmaterialien ginn normalerweis bei héije Frequenzen benotzt, well bei niddrege Frequenzen hir Haaptinduktivitéitscharakteristiken de Verloscht op der Leitung ganz kleng maachen. Bei héije Frequenzen sinn et haaptsächlech Reaktanzcharakteristikverhältnisser, déi sech mat der Frequenz änneren. A prakteschen Uwendungen gi Ferritmaterialien als Héichfrequenzdämpfer fir Radiofrequenzschaltkreesser benotzt.
Tatsächlech ass Ferrit besser gläichwäerteg mat der Parallelverhältnis tëscht Widderstand an Induktivitéit, de Widderstand gëtt vun der Spul bei niddreger Frequenz kuerzgeschloss, an d'Induktorimpedanz gëtt bei héijer Frequenz zimlech héich, sou datt de ganze Stroum duerch de Widderstand fléisst.
Ferrit ass en Apparat, op deem Héichfrequenzenergie an Hëtztenergie ëmgewandelt gëtt, déi duerch seng elektresch Widderstandseigenschaften bestëmmt gëtt. Ferrit-Magnéitperlen hunn besser Héichfrequenzfiltereigenschaften wéi normal Induktivitéiten.
Ferrit ass ohmsch bei héije Frequenzen, gläichwäerteg mat enger Spul mat engem ganz niddrege Qualitéitsfaktor, sou datt et eng héich Impedanz iwwer e breede Frequenzberäich behalen kann, wouduerch d'Effizienz vun der Héichfrequenzfilterung verbessert gëtt.
Am Nidderfrequenzband setzt sech d'Impedanz aus der Induktivitéit zesummen. Bei niddreger Frequenz ass R ganz kleng, an d'magnetesch Permeabilitéit vum Kär ass héich, sou datt d'Induktivitéit grouss ass. L spillt eng wichteg Roll, an d'elektromagnetesch Stéierungen ginn duerch Reflexioun ënnerdréckt. An zu dësem Zäitpunkt ass de Verloscht vum Magnéitkär kleng, den ganzen Apparat huet e niddrege Verloscht an héich Q-Charakteristiken vun der Spul, sou datt dës Spul einfach Resonanz verursaacht, sou datt am Nidderfrequenzband heiansdo eng erhéicht Stéierung no der Benotzung vu Ferrit-Magnéitperlen optrieden kann.
Am Héichfrequenzband setzt sech d'Impedanz aus Resistenzkomponenten zesummen. Mat der Erhéijung vun der Frequenz hëlt d'Permeabilitéit vum Magnéitkär of, wat zu enger Ofsenkung vun der Induktivitéit vun der Spul an enger Ofsenkung vun der induktiver Reaktanzkomponent féiert.
Wéi och ëmmer, zu dësem Zäitpunkt klëmmt de Verloscht vum Magnéitkär, d'Resistenzkomponent klëmmt, wat zu enger Erhéijung vun der Gesamtimpedanz féiert, a wann den Héichfrequenzsignal duerch de Ferrit geet, gëtt d'elektromagnetesch Interferenz absorbéiert an a Form vun Hëtztofléisung ëmgewandelt.
Ferrit-Ënnerdréckungskomponenten gi wäit verbreet a gedréckte Leiterplatten, Stroumleitungen an Datenleitungen agesat. Zum Beispill gëtt e Ferrit-Ënnerdréckungselement um Inlet-Enn vum Stroumkabel vun der gedréckter Platte bäigefüügt, fir Héichfrequent-Interferenzen erauszefilteren.
E Ferrit-Magnéitrank oder e Magnéitperl gëtt speziell benotzt fir Héichfrequentstéierungen an Héichpunktstéierungen op Signalleitungen a Stroumleitungen z'ënnerdrécken, an et huet och d'Fäegkeet, elektrostatesch Entladungsimpulsstéierungen z'absorbéieren. D'Benotzung vu Chip-Magnéitperlen oder Chipinduktoren hänkt haaptsächlech vun der praktescher Uwendung of.
Chipinduktore ginn a Resonanzschaltkreesser benotzt. Wann onnéideg EMI-Rauschen eliminéiert muss ginn, ass d'Benotzung vu Chip-Magnéitperlen déi bescht Wiel.
Uwendung vu Chip-Magnéitperlen a Chipinduktoren
Chip-Induktoren:Radiofrequenz (RF) a drahtlos Kommunikatioun, Informatiounstechnologie-Ausrüstung, Radardetektoren, Autoelektronik, Handyen, Pager, Audioausrüstung, perséinlech digital Assistenten (PDAen), drahtlos Fernbedienungssystemer a Nidderspannungs-Stroumversuergungsmoduler.
Chip Magnéitperlen:Taktgeneréierende Schaltkreesser, Filterung tëscht analogen an digitalen Schaltkreesser, intern I/O-Input/Output-Stecker (wéi Seriellporten, Parallelporten, Tastaturen, Mais, Ferntelekommunikatioun, lokal Netzwierker), HF-Schaltkreesser a Logikelementer, déi stéierungsufälleg sinn, Filterung vun héichfrequenten, geleeten Stéierungen a Stroumversuergungsschaltkreesser, Computeren, Dréckeren, Videorecorder (VCRS), EMI-Rauschënnerdréckung an Fernsehsystemer a Mobiltelefonen.
D'Eenheet vun der Magnéitperl ass Ohm, well d'Eenheet vun der Magnéitperl nominal ass am Aklang mat der Impedanz, déi se bei enger bestëmmter Frequenz produzéiert, an d'Eenheet vun der Impedanz och Ohm ass.
D'Datenblat vun der Magnéitperl gëtt allgemeng d'Frequenz- an d'Impedanzcharakteristike vun der Kurve un, allgemeng 100 MHz als Standard, zum Beispill wann d'Frequenz vun 100 MHz ass, wann d'Impedanz vun der Magnéitperl gläichwäerteg mat 1000 Ohm ass.
Fir de Frequenzband, dee mir filtere wëllen, musse mir wielen, wat méi grouss d'Impedanz vun der Magnéitperl ass, wat besser, normalerweis eng Impedanz vun 600 Ohm oder méi.
Zousätzlech ass et bei der Auswiel vu Magnéitperlen néideg, op de Flux vun de Magnéitperlen opzepassen, deen am Allgemengen ëm 80% muss ofgeschwächt ginn, an den Afloss vun der Gläichstroumimpedanz op de Spannungsfall soll berécksiichtegt ginn, wann se a Stroumkreesser benotzt ginn.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 24. Juli 2023
