Tin tức

Mặc dù cuộn cảm ở chế độ chung rất phổ biến nhưng một giải pháp thay thế có thể là bộ lọc EMI nguyên khối. Khi được bố trí hợp lý, các thành phần gốm nhiều lớp này có khả năng khử nhiễu ở chế độ chung một cách tuyệt vời.
Nhiều yếu tố làm tăng mức độ nhiễu “tiếng ồn” có thể làm hỏng hoặc cản trở chức năng của thiết bị điện tử. Ô tô ngày nay là một ví dụ điển hình. Trong ô tô, bạn sẽ tìm thấy Wi-Fi, Bluetooth, đài vệ tinh, hệ thống GPS và đó mới chỉ là bước khởi đầu. Để quản lý hiện tượng nhiễu này, ngành thường sử dụng tấm chắn và bộ lọc EMI để loại bỏ tiếng ồn không mong muốn. Tuy nhiên, một số giải pháp truyền thống để loại bỏ EMI/RFI không còn đủ nữa.
Vấn đề này khiến nhiều OEM tránh sử dụng 2 tụ điện, 3 tụ điện (một tụ X và 2 tụ Y), bộ lọc xuyên qua, cuộn cảm chế độ chung hoặc kết hợp cả hai để có giải pháp phù hợp hơn, chẳng hạn như bộ lọc EMI nguyên khối với loại bỏ tiếng ồn tốt hơn trong một gói nhỏ hơn.
Khi thiết bị điện tử nhận được sóng điện từ mạnh, dòng điện không mong muốn có thể được tạo ra trong mạch và gây ra hoạt động ngoài ý muốn – hoặc cản trở hoạt động dự định.
EMI/RFI có thể ở dạng phát xạ dẫn hoặc bức xạ. Khi EMI được thực hiện, điều đó có nghĩa là tiếng ồn truyền dọc theo dây dẫn điện. EMI bức xạ xảy ra khi tiếng ồn truyền qua không khí dưới dạng từ trường hoặc sóng vô tuyến.
Ngay cả khi năng lượng được áp dụng từ bên ngoài là nhỏ, nhưng nếu trộn lẫn với sóng vô tuyến dùng để phát sóng và liên lạc, nó có thể gây mất khả năng thu sóng, âm thanh bị nhiễu bất thường hoặc gián đoạn video. Nếu năng lượng quá mạnh, nó có thể làm hỏng thiết bị điện tử.
Các nguồn bao gồm tiếng ồn tự nhiên (ví dụ: phóng tĩnh điện, ánh sáng và các nguồn khác) và tiếng ồn nhân tạo (ví dụ: tiếng ồn tiếp xúc, rò rỉ thiết bị sử dụng tần số cao, phát thải không mong muốn, v.v.). Thông thường, tiếng ồn EMI/RFI là tiếng ồn chế độ phổ biến , vì vậy giải pháp là sử dụng bộ lọc EMI để loại bỏ các tần số cao không mong muốn, dưới dạng một thiết bị riêng biệt hoặc được nhúng trong bảng mạch.
Bộ lọc EMI Bộ lọc EMI thường bao gồm các thành phần thụ động, chẳng hạn như tụ điện và cuộn cảm, được kết nối để tạo thành một mạch.
“Cuộn cảm cho phép dòng điện một chiều hoặc tần số thấp đi qua đồng thời chặn dòng điện tần số cao không mong muốn, không mong muốn.Các tụ điện cung cấp một đường dẫn có trở kháng thấp để chuyển hướng tiếng ồn tần số cao từ đầu vào của bộ lọc sang nguồn điện hoặc kết nối đất,” Christophe Cambrelin của công ty tụ điện Johanson Dielectrics.EMI filter cho biết.
Các phương pháp lọc chế độ chung truyền thống bao gồm các bộ lọc thông thấp sử dụng tụ điện truyền tín hiệu có tần số dưới tần số cắt đã chọn và làm suy giảm tín hiệu có tần số cao hơn tần số cắt.
Điểm khởi đầu chung là sử dụng một cặp tụ điện trong cấu hình vi sai, với một tụ điện giữa mỗi dấu vết của đầu vào vi sai và mặt đất. Bộ lọc điện dung ở mỗi chân chuyển hướng EMI/RFI xuống đất trên tần số cắt được chỉ định. Vì cấu hình này liên quan đến gửi tín hiệu ngược pha nhau qua hai dây, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu được cải thiện trong khi nhiễu không mong muốn được truyền xuống đất.
“Thật không may, giá trị điện dung của MLCC với chất điện môi X7R (thường được sử dụng cho chức năng này) có thể thay đổi đáng kể theo thời gian, điện áp phân cực và nhiệt độ,” Cambrelin nói.
“Vì vậy, mặc dù hai tụ điện được kết hợp chặt chẽ với nhau tại một thời điểm nhất định ở nhiệt độ phòng ở điện áp thấp, nhưng chúng có thể sẽ có các giá trị rất khác nhau khi điện áp hoặc nhiệt độ thay đổi theo thời gian.Sự không nhất quán giữa hai dây Kết hợp này sẽ dẫn đến phản hồi không đồng đều ở gần điểm cắt của bộ lọc.Do đó, nó chuyển đổi tiếng ồn chế độ chung thành tiếng ồn vi sai.”
Một giải pháp khác là bắc cầu một tụ điện “X” có giá trị lớn giữa hai tụ điện “Y”. Shunt điện dung “X” cung cấp sự cân bằng chế độ chung lý tưởng nhưng cũng có tác dụng phụ không mong muốn là lọc tín hiệu vi sai. Có lẽ đây là giải pháp phổ biến nhất và một giải pháp thay thế cho bộ lọc thông thấp là cuộn cảm chế độ chung.
Cuộn cảm chế độ chung là máy biến áp 1:1 có cả hai cuộn dây đóng vai trò sơ cấp và thứ cấp. Trong phương pháp này, dòng điện chạy qua một cuộn dây tạo ra dòng điện ngược chiều ở cuộn dây kia. Thật không may, cuộn cảm chế độ chung cũng nặng, đắt tiền và dễ bị tổn thương. đến hư hỏng do rung động.
Tuy nhiên, một cuộn cảm chế độ chung phù hợp với sự kết hợp và ghép nối hoàn hảo giữa các cuộn dây sẽ trong suốt với các tín hiệu vi sai và có trở kháng cao đối với nhiễu chế độ chung. Một nhược điểm của cuộn cảm chế độ chung là dải tần số bị giới hạn do điện dung ký sinh. Đối với một vật liệu lõi nhất định , độ tự cảm được sử dụng để lọc tần số thấp càng cao thì càng cần nhiều vòng quay, do đó dẫn đến điện dung ký sinh không thể vượt qua quá trình lọc tần số cao.
Sự không khớp giữa các cuộn dây do dung sai chế tạo cơ học gây ra chuyển đổi chế độ, trong đó một phần năng lượng tín hiệu được chuyển đổi thành nhiễu chế độ chung và ngược lại. Tình trạng này có thể gây ra các vấn đề về khả năng tương thích điện từ và khả năng miễn nhiễm. Sự không khớp cũng làm giảm độ tự cảm hiệu dụng của mỗi chân.
Bất chấp điều đó, cuộn cảm chế độ chung có những lợi thế đáng kể so với các tùy chọn khác khi tín hiệu vi sai (truyền qua) hoạt động trong cùng dải tần với nhiễu chế độ chung cần phải được loại bỏ. Sử dụng cuộn cảm chế độ chung, băng thông tín hiệu có thể được mở rộng đến dải từ chối chế độ chung.
Bộ lọc EMI nguyên khối Mặc dù cuộn cảm chế độ chung rất phổ biến, nhưng bộ lọc EMI nguyên khối cũng có thể được sử dụng. Khi được bố trí hợp lý, các thành phần gốm nhiều lớp này mang lại khả năng loại bỏ tiếng ồn ở chế độ chung tuyệt vời. Chúng kết hợp hai tụ điện song song cân bằng trong một gói để loại bỏ và che chắn điện cảm lẫn nhau .Các bộ lọc này sử dụng hai đường dẫn điện riêng biệt trong một thiết bị duy nhất được kết nối với bốn kết nối bên ngoài.
Để tránh nhầm lẫn, cần lưu ý rằng các bộ lọc EMI nguyên khối không phải là tụ điện truyền tiếp truyền thống. Mặc dù trông giống nhau (cùng bao bì và hình thức), nhưng chúng rất khác nhau về thiết kế và không được kết nối theo cùng một cách. Giống như các EMI khác bộ lọc, bộ lọc EMI nguyên khối làm suy giảm tất cả năng lượng trên tần số cắt được chỉ định và chọn chỉ truyền năng lượng tín hiệu mong muốn, đồng thời chuyển nhiễu không mong muốn xuống “mặt đất”.
Tuy nhiên, điều quan trọng là độ tự cảm rất thấp và trở kháng phù hợp. Đối với các bộ lọc EMI nguyên khối, các thiết bị đầu cuối được kết nối bên trong với một điện cực tham chiếu (lá chắn) chung bên trong thiết bị và các tấm được ngăn cách bằng điện cực tham chiếu. Về mặt tĩnh điện, ba nút điện được hình thành bởi hai nửa điện dung có chung một điện cực tham chiếu, tất cả được chứa trong một thân gốm duy nhất.
Sự cân bằng giữa hai nửa tụ điện cũng có nghĩa là các hiệu ứng áp điện bằng nhau và ngược chiều, triệt tiêu lẫn nhau. Mối quan hệ này cũng ảnh hưởng đến sự biến đổi nhiệt độ và điện áp, do đó các thành phần trên cả hai dòng đều có tuổi thọ như nhau. Nếu có một nhược điểm nào đó của các EMI nguyên khối này các bộ lọc, đó là chúng sẽ không hoạt động nếu nhiễu ở chế độ chung có cùng tần số với tín hiệu vi sai. “Trong trường hợp này, cuộn cảm ở chế độ chung là giải pháp tốt hơn,” Cambrelin nói.
Duyệt qua các số mới nhất của Design World và quay lại các số ở định dạng dễ sử dụng, chất lượng cao. Chỉnh sửa, chia sẻ và tải xuống ngay hôm nay với tạp chí kỹ thuật thiết kế hàng đầu.
Diễn đàn EE giải quyết vấn đề hàng đầu thế giới bao gồm các bộ vi điều khiển, DSP, mạng, thiết kế analog và kỹ thuật số, RF, điện tử công suất, định tuyến PCB, v.v.
Engineering Exchange là cộng đồng mạng giáo dục toàn cầu dành cho các kỹ sư. Kết nối, chia sẻ và học hỏi ngay »
Bản quyền © 2022 WTWH Media LLC.bảo lưu mọi quyền.Không được sao chép, phân phối, truyền, lưu vào bộ nhớ đệm hoặc sử dụng tài liệu trên trang này mà không có sự cho phép trước bằng văn bản của Chính sách quyền riêng tư của WTWH Media |Quảng cáo |Về chúng tôi