Filterkondensatorer, common-mode-induktorer och magnetiska pärlor är vanliga figurer i EMC-designkretsar och är också tre kraftfulla verktyg för att eliminera elektromagnetiska störningar.
För rollen för dessa tre i kretsen, jag tror att det finns många ingenjörer inte förstår, artikeln från utformningen av en detaljerad analys av principen om att eliminera de tre EMC skarpaste.
1.Filter kondensator
Även om kondensatorns resonans är oönskad ur synpunkten att filtrera bort högfrekvent brus, är kondensatorns resonans inte alltid skadlig.
När frekvensen för bruset som ska filtreras bestäms kan kondensatorns kapacitet justeras så att resonanspunkten precis faller på störningsfrekvensen.
Inom praktisk teknik är frekvensen av elektromagnetiskt brus som ska filtreras ofta så hög som hundratals MHz, eller till och med mer än 1GHz.För sådant högfrekvent elektromagnetiskt brus är det nödvändigt att använda en genomgående kondensator för att effektivt filtrera bort.
Anledningen till att vanliga kondensatorer inte effektivt kan filtrera bort högfrekvent brus beror på två skäl:
(1) En anledning är att induktansen hos kondensatorledningen orsakar kondensatorresonans, som ger en stor impedans för högfrekvenssignalen och försvagar förbikopplingseffekten hos högfrekvenssignalen;
(2) Ett annat skäl är att den parasitiska kapacitansen mellan ledningarna som kopplar högfrekventa signalen, vilket minskar filtreringseffekten.
Anledningen till att den genomgående kondensatorn effektivt kan filtrera bort högfrekvent brus är att den genomgående kondensatorn inte bara inte har problemet att ledningsinduktansen gör att kondensatorns resonansfrekvens är för låg.
Och den genomgående kondensatorn kan installeras direkt på metallpanelen, med hjälp av metallpanelen för att spela rollen som högfrekvent isolering.Men när du använder den genomgående kondensatorn är problemet att uppmärksamma installationsproblemet.
Den största svagheten hos den genomgående kondensatorn är rädslan för hög temperatur och temperaturpåverkan, vilket orsakar stora svårigheter vid svetsning av den genomgående kondensatorn till metallpanelen.
Många kondensatorer skadas vid svetsning.Speciellt när ett stort antal kärnkondensatorer måste installeras på panelen, så länge det finns en skada, är det svårt att reparera, eftersom när den skadade kondensatorn tas bort kommer det att orsaka skada på andra närliggande kondensatorer.
2.Common mode induktans
Eftersom problemen som EMC står inför mestadels är common mode interferens, är common mode induktorer också en av våra ofta använda kraftfulla komponenter.
Common mode-induktorn är en common mode-störningsskyddsanordning med ferrit som kärna, som består av två spolar av samma storlek och samma antal varv symmetriskt lindade på samma ferritringmagnetiska kärna för att bilda en fyrterminalsanordning, som har en stor induktansundertryckande effekt för common mode-signalen och en liten läckinduktans för differentialmodsignalen.
Principen är att när common mode-strömmen flyter överlagrar det magnetiska flödet i den magnetiska ringen varandra, vilket har en avsevärd induktans, vilket hämmar common mode-strömmen, och när de två spolarna flyter genom differentialmodströmmen, det magnetiska flödet i den magnetiska ringen avbryter varandra, och det finns nästan ingen induktans, så differentialmodströmmen kan passera utan dämpning.
Därför kan common mode-induktorn effektivt undertrycka common mode-interferenssignalen i den balanserade ledningen, men har ingen effekt på den normala överföringen av differentialmodsignalen.
Common mode induktorer bör uppfylla följande krav när de tillverkas:
(1) Ledningarna som är lindade på spolens kärna bör isoleras för att säkerställa att det inte finns någon kortslutning mellan spolvarven under inverkan av momentan överspänning;
(2) När spolen flyter genom den momentana stora strömmen, bör den magnetiska kärnan inte vara mättad;
(3) Den magnetiska kärnan i spolen bör isoleras från spolen för att förhindra genombrott mellan de två under inverkan av momentan överspänning;
(4) Spolen bör lindas i ett enda lager så långt det är möjligt för att minska spolens parasitiska kapacitans och förbättra spolens förmåga att överföra transient överspänning.
Under normala omständigheter, samtidigt som vi uppmärksammar valet av det frekvensband som krävs för att filtrera, ju större common-mode-impedansen är, desto bättre, så vi måste titta på enhetsdata när vi väljer common-mode-induktorn, främst enligt impedansfrekvenskurva.
Dessutom, när du väljer, var uppmärksam på effekten av differentiallägesimpedans på signalen, främst med fokus på differentiallägesimpedans, särskilt uppmärksam på höghastighetsportar.
3.Magnetisk pärla
I produktens digitala krets EMC-designprocess använder vi ofta magnetiska pärlor, ferritmaterial är järn-magnesiumlegering eller järn-nickellegering, detta material har en hög magnetisk permeabilitet, han kan vara induktorn mellan spollindningen vid hög frekvens och hög resistans genererad kapacitans minimum.
Ferritmaterial används vanligtvis vid höga frekvenser, eftersom deras huvudsakliga induktansegenskaper vid låga frekvenser gör förlusten på linjen mycket liten.Vid höga frekvenser är de huvudsakligen reaktanskarakteristiska förhållanden och förändras med frekvensen.I praktiska tillämpningar används ferritmaterial som högfrekventa dämpare för radiofrekvenskretsar.
Faktum är att ferrit är bättre ekvivalent med parallellen mellan resistans och induktans, resistansen kortsluts av induktorn vid låg frekvens, och induktorimpedansen blir ganska hög vid hög frekvens, så att hela strömmen passerar genom resistansen.
Ferrit är en förbrukande enhet där högfrekvent energi omvandlas till värmeenergi, som bestäms av dess elektriska resistansegenskaper.Ferritmagnetiska pärlor har bättre högfrekventa filtreringsegenskaper än vanliga induktorer.
Ferrit är resistivt vid höga frekvenser, motsvarande en induktor med en mycket låg kvalitetsfaktor, så den kan bibehålla en hög impedans över ett brett frekvensområde och därigenom förbättra effektiviteten hos högfrekvensfiltrering.
I lågfrekvensbandet är impedansen sammansatt av induktans.Vid låg frekvens är R mycket liten, och kärnans magnetiska permeabilitet är hög, så induktansen är stor.L spelar en stor roll, och elektromagnetiska störningar undertrycks av reflektion.Och vid denna tidpunkt är förlusten av den magnetiska kärnan liten, hela enheten är en låg förlust, höga Q-egenskaper hos induktorn, denna induktor är lätt att orsaka resonans, så i lågfrekvensbandet kan det ibland uppstå ökad interferens efter användning av ferritmagnetiska pärlor.
I högfrekvensbandet är impedansen sammansatt av motståndskomponenter.När frekvensen ökar, minskar permeabiliteten hos den magnetiska kärnan, vilket resulterar i en minskning av induktansen hos induktorn och en minskning av den induktiva reaktanskomponenten.
Men vid denna tidpunkt ökar förlusten av den magnetiska kärnan, motståndskomponenten ökar, vilket resulterar i en ökning av den totala impedansen, och när den högfrekventa signalen passerar genom ferriten absorberas den elektromagnetiska störningen och omvandlas till formen av värmeavledning.
Ferritdämpningskomponenter används ofta i kretskort, kraftledningar och dataledningar.Till exempel läggs ett ferritundertryckande element till inloppsänden av strömkabeln på det tryckta kortet för att filtrera bort högfrekvent interferens.
Ferritmagnetisk ring eller magnetisk pärla används speciellt för att undertrycka högfrekvent störning och toppinterferens på signalledningar och kraftledningar, och den har också förmågan att absorbera elektrostatisk urladdningspulsstörning.Användningen av chipmagnetiska pärlor eller chipinduktorer beror huvudsakligen på den praktiska tillämpningen.
Chipinduktorer används i resonanskretsar.När onödigt EMI-brus måste elimineras är användningen av chipmagnetiska pärlor det bästa valet.
Applicering av chipmagnetiska pärlor och chipinduktorer
Chipinduktorer:Radiofrekvens (RF) och trådlös kommunikation, informationsteknologisk utrustning, radardetektorer, bilelektronik, mobiltelefoner, personsökare, ljudutrustning, personliga digitala assistenter (PDA), trådlösa fjärrkontrollsystem och lågspänningsnätaggregat.
Chip magnetiska pärlor:Klockgenererande kretsar, filtrering mellan analoga och digitala kretsar, interna I/O-ingångs-/utgångskontakter (såsom serieportar, parallellportar, tangentbord, möss, långdistanstelekommunikation, lokala nätverk), RF-kretsar och logiska enheter som är känsliga för störningar, filtrering av högfrekventa störningar i strömförsörjningskretsar, datorer, skrivare, videobandspelare (VCRS), EMI-brusdämpning i tv-system och mobiltelefoner.
Enheten för den magnetiska pärlan är ohm, eftersom enheten för den magnetiska pärlan är nominell i enlighet med impedansen den producerar vid en viss frekvens, och impedansenheten är också ohm.
DATABLADET för den magnetiska pärlan kommer i allmänhet att tillhandahålla kurvans frekvens- och impedansegenskaper, vanligtvis 100 MHz som standard, till exempel när frekvensen på 100 MHz när impedansen för den magnetiska pärlan är ekvivalent med 1000 ohm.
För det frekvensband vi vill filtrera måste vi välja ju större impedans den magnetiska pärlan har, desto bättre, välj vanligtvis 600 ohm impedans eller mer.
Dessutom, när du väljer magnetiska pärlor, är det nödvändigt att vara uppmärksam på flödet av magnetiska pärlor, som i allmänhet måste minskas med 80%, och inverkan av DC-impedans på spänningsfallet bör övervägas när de används i kraftkretsar.
Posttid: 24 juli 2023