tin tức

Mặc dù cuộn cảm chế độ chung rất phổ biến nhưng một khả năng khác là bộ lọc EMI nguyên khối. Nếu bố trí hợp lý, các thành phần gốm nhiều lớp này có thể mang lại khả năng khử nhiễu chế độ chung tuyệt vời.
Nhiều yếu tố làm tăng lượng nhiễu “nhiễu” có thể làm hỏng hoặc cản trở chức năng của các thiết bị điện tử. Chiếc ô tô ngày nay là một ví dụ điển hình. Trong ô tô, bạn có thể tìm thấy Wi-Fi, Bluetooth, đài vệ tinh, hệ thống GPS và đây mới chỉ là bước khởi đầu. Để quản lý loại nhiễu này, ngành công nghiệp thường sử dụng tấm chắn và bộ lọc EMI để loại bỏ tiếng ồn không mong muốn. Nhưng hiện nay một số giải pháp truyền thống để loại bỏ EMI/RFI không còn được áp dụng nữa.
Vấn đề này đã khiến nhiều OEM tránh lựa chọn như vi sai 2 tụ, 3 tụ điện (một tụ X và hai tụ Y), bộ lọc xuyên qua, cuộn cảm chế độ chung hoặc kết hợp cả hai để có được giải pháp phù hợp hơn, chẳng hạn như trong Monolithic Bộ lọc EMI có khả năng khử nhiễu 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 không mong muốn hoặc cản trở hoạt động dự định.
EMI/RFI có thể ở dạng phát xạ dẫn hoặc bức xạ. Khi EMI được tiến hành, điều đó có nghĩa là tiếng ồn lan truyền dọc theo dây dẫn điện. Khi tiếng ồn được truyền trong không khí dưới dạng từ trường hoặc sóng vô tuyến, EMI bức xạ sẽ xảy ra.
Ngay cả khi năng lượng đưa vào từ bên ngoài rất nhỏ nhưng nếu trộn lẫn với sóng vô tuyến dùng để phát sóng và liên lạc sẽ gây ra lỗi thu sóng, nhiễu âm thanh bất thường hoặc gián đoạn video. Nếu năng lượng quá mạnh, thiết bị điện tử có thể bị hỏng.
Các nguồn bao gồm tiếng ồn tự nhiên (như phóng tĩnh điện, ánh sáng và các nguồn khác) và tiếng ồn nhân tạo (như tiếng ồn tiếp xúc, sử dụng thiết bị rò rỉ tần số cao, bức xạ có hại, v.v.). Nói chung, nhiễu EMI/RFI là nhiễu 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 có hại. Johanson Dielectrics Christophe Cambrelin cho biết công ty sản xuất tụ gốm nhiều lớp và bộ lọc EMI.
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 thấp hơn tần số cắt đã chọn và làm suy giảm tín hiệu có tần số cao hơn tần số cắt.
Điểm bắt đầu chung là sử dụng một cặp tụ điện trong cấu hình vi sai, sử dụng tụ điện giữa mỗi dấu vết và mặt đất của đầu vào vi sai. Bộ lọc tụ điện ở mỗi nhánh truyền EMI/RFI xuống đất trên tần số cắt được chỉ định. Vì cấu hình này liên quan đến việc gửi tín hiệu ngược pha qua hai dây nên nó cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu đồng thời gửi nhiễu không mong muốn xuống đất.
“Thật không may, giá trị điện dung của MLCC với chất điện môi X7R (thường được sử dụng cho chức năng này) thay đổi đáng kể theo thời gian, điện áp phân cực và nhiệt độ,” Cambrelin nói.
“Vì vậy, ngay cả khi hai tụ điện này được kết hợp chặt chẽ ở nhiệt độ phòng và điện áp thấp, tại một thời điểm nhất định, khi thời gian, điện áp hoặc nhiệt độ thay đổi, chúng có thể sẽ có các giá trị rất khác nhau. Kiểu giữa hai dòng này không khớp sẽ gây ra phản hồi không đồng đều ở gần điểm cắt 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 tụ điện “X” có thể cung cấp hiệu ứng cân bằng chế độ chung cần thiết nhưng sẽ tạo ra các tác dụng phụ lọc tín hiệu vi sai không mong muốn. Có lẽ giải pháp phổ biến nhất và giải pháp thay thế cho các bộ lọc thông thấp là cuộn cảm chế độ chung.
Cuộn cảm chế độ chung là máy biến áp 1: 1 trong đó cả hai cuộn dây đóng vai trò là sơ cấp và thứ cấp. Trong phương pháp này, dòng điện đi qua một cuộn dây sẽ tạo ra dòng điện ngược lại ở cuộn dây kia. Thật không may, cuộn cảm ở chế độ thông thường cũng nặng, đắt tiền và dễ bị hỏng do rung.
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 gây ra. Đối với vật liệu lõi nhất định, độ tự cảm được sử dụng để lọc tần số thấp hơn càng cao thì số vòng dây cần thiết và điện dung ký sinh đi kèm với nó càng lớn, khiến cho việc lọc tần số cao không hiệu quả.
Sự không phù hợp về dung sai chế tạo cơ học giữa các cuộn dây có thể gây ra sự chuyển đổi chế độ, trong đó một phần năng lượng tín hiệu được chuyển thành nhiễu chế độ chung và ngược lại. Tình trạng này sẽ gây ra các vấn đề về khả năng tương thích và miễn nhiễm điện từ. Sự không phù hợp cũng làm giảm độ tự cảm hiệu dụng của mỗi chân.
Trong mọi trường hợp, khi tín hiệu vi sai (pass) hoạt động ở cùng dải tần với tiếng ồn ở chế độ chung cần phải được triệt tiêu, thì cuộn cảm ở chế độ chung có lợi thế đáng kể so với các tùy chọn khác. Bằng cách sử dụng cuộn cảm ở chế độ chung, dải thông tín hiệu có thể được mở rộng đến dải chặn ở chế độ chung.
Bộ lọc EMI nguyên khối Mặc dù các cuộn cảm ở chế độ chung rất phổ biến nhưng một khả năng khác là các bộ lọc EMI nguyên khối. Nếu bố trí hợp lý, các thành phần gốm nhiều lớp này có thể mang lại khả năng khử nhiễu chế độ chung tuyệt vời. Họ kết hợp hai tụ điện song song cân bằng trong một gói, có tác dụng triệt tiêu điện cảm lẫn nhau và che chắn. Các bộ lọc này sử dụng hai đường dẫn điện độc lập trong một thiết bị duy nhất được kết nối với bốn kết nối bên ngoài.
Để tránh nhầm lẫn, cần lưu ý rằng bộ lọc EMI nguyên khối không phải là tụ điện truyền tiếp truyền thống. Mặc dù trông giống nhau (cùng gói và hình thức), thiết kế của chúng khá khác nhau và phương thức kết nối của chúng cũng khác nhau. Giống như các bộ lọc EMI khác, bộ lọc EMI một chip làm suy giảm tất cả năng lượng trên tần số cắt được chỉ định và chỉ chọn năng lượng tín hiệu cần thiết để truyền đi, đồng thời truyền nhiễu không mong muốn xuống “mặt đất”.
Tuy nhiên, điểm mấu chốt là độ tự cảm rất thấp và trở kháng phù hợp. Đối với bộ lọc EMI nguyên khối, thiết bị đầu cuối được kết nối bên trong với điện cực tham chiếu (che chắn) chung trong thiết bị và bảng mạch được ngăn cách bằng điện cực tham chiếu. Về mặt tĩnh điện, ba nút điện được hình thành bởi hai nửa điện dung, dùng chung một điện cực tham chiếu, tất cả các điện cực tham chiếu 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 nhau, triệt tiêu lẫn nhau. Mối quan hệ này còn ảnh hưởng đến sự thay đổi về nhiệt độ và điện áp nên các linh kiện trên hai đường dây có mức độ lão hóa như nhau. Nếu các bộ lọc EMI nguyên khối này có nhược điểm là không thể sử dụng chúng nếu nhiễu 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 số mới nhất của Design World và các số trước đây ở định dạng chất lượng cao, dễ sử dụng. Chỉnh sửa, chia sẻ và tải xuống ngay với các 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, hệ thống dây điện PCB, v.v.
Engineering Exchange là cộng đồng giáo dục trực tuyến toàn cầu dành cho các kỹ sư. Kết nối, chia sẻ và học hỏi ngay hôm nay »
Bản quyền © 2021 WTWH Media LLC. mọi quyền được bảo lưu. Nếu không có sự cho phép trước bằng văn bản của Chính sách quyền riêng tư của WTWH Media |, các tài liệu trên trang web này không được sao chép, phân phối, truyền đi, lưu vào bộ nhớ đệm hoặc sử dụng theo cách khác. Quảng cáo | Về chúng tôi