Filterkondensatoren, mienskiplike-modus-induktors en magnetyske kralen binne gewoane figueren yn EMC-ûntwerpsirkwy's, en binne ek trije krêftige ark om elektromagnetyske ynterferinsje te eliminearjen.
Foar de rol fan dizze trije yn it sirkwy, leau ik dat d'r in protte yngenieurs binne dy't net begripe, it artikel út it ûntwerp fan in detaillearre analyze fan it prinsipe fan it eliminearjen fan 'e trije EMC skerpste.
1. Filterkondensator
Hoewol de resonânsje fan 'e kondensator net winsklik is út it eachpunt fan it filterjen fan hege frekwinsjelûd, is de resonânsje fan 'e kondensator net altyd skealik.
As de frekwinsje fan it te filterjen lûd bepaald is, kin de kapasiteit fan 'e kondensator oanpast wurde sadat it resonânsjepunt krekt op 'e steuringsfrekwinsje falt.
Yn praktyske technyk is de frekwinsje fan elektromagnetyske rûs dy't filtere wurde moat faak wol hûnderten MHz, of sels mear as 1 GHz. Foar sokke hege frekwinsje elektromagnetyske rûs is it nedich om in trochkearnkondensator te brûken om effektyf út te filterjen.
De reden wêrom't gewoane kondensators gjin hege frekwinsjelûd effektyf filterje kinne, is fanwegen twa redenen:
(1) Ien reden is dat de induktânsje fan 'e kondensatorlieding kondensatorresonânsje feroarsaket, wat in grutte impedânsje foarmet foar it hegefrekwinsjesinjaal, en it bypass-effekt fan it hegefrekwinsjesinjaal ferswakket;
(2) In oare reden is dat de parasitêre kapasitans tusken de triedden it hege frekwinsjesignaal keppelet, wêrtroch it filtereffekt ferminderet.
De reden wêrom't de trochkearnkondensator effektyf hege frekwinsjelûd kin filterje, is dat de trochkearnkondensator net allinich gjin probleem hat dat de leadinduktânsje feroarsaket dat de resonânsjefrekwinsje fan 'e kondensator te leech is.
En de trochkearnkondensator kin direkt op it metalen paniel ynstalleare wurde, wêrby't it metalen paniel de rol fan hege-frekwinsje-isolaasje spilet. By it brûken fan de trochkearnkondensator is it probleem om lykwols omtinken oan te jaan it ynstallaasjeprobleem.
De grutste swakte fan 'e trochkearnkondensator is de eangst foar hege temperatuer en temperatuerynfloed, wat grutte swierrichheden feroarsaket by it lassen fan 'e trochkearnkondensator oan it metalen paniel.
In protte kondensators reitsje skansearre by it lassen. Benammen as in grut oantal kearnkondensators op it paniel ynstalleare wurde moatte, salang't der skea is, is it lestich te reparearjen, om't as de skansearre kondensator fuorthelle wurdt, it skea feroarsaket oan oare kondensators yn 'e buert.
2. Ynduktânsje fan mienskiplike modus
Omdat de problemen dêr't EMC mei te krijen hat meastentiids mienskiplike modus-ynterferinsje binne, binne mienskiplike modus-induktors ek ien fan ús faak brûkte krêftige komponinten.
De mienskiplike modus-induktor is in apparaat foar it ûnderdrukken fan ynterferinsjes yn 'e mienskiplike modus mei ferryt as kearn, dat bestiet út twa spoelen fan deselde grutte en itselde oantal windingen dy't symmetrysk om deselde ferrytringmagnetyske kearn wûn binne om in apparaat mei fjouwer terminals te foarmjen, dat in grut ynduktânsjeûnderdrukkingseffekt hat foar it mienskiplike modussinjaal, en in lytse lekinduktânsje foar it differinsjaalmodussinjaal.
It prinsipe is dat as de mienskiplike modusstroom streamt, de magnetyske flux yn 'e magnetyske ring inoar oerlappet, wêrtroch't in flinke induktânsje ûntstiet, dy't de mienskiplike modusstroom remt, en as de twa spoelen troch de differinsjaalmodusstroom streame, annulearret de magnetyske flux yn 'e magnetyske ring inoar, en is der hast gjin induktânsje, sadat de differinsjaalmodusstroom sûnder ferswakking troch kin gean.
Dêrom kin de mienskiplike modus-induktor it mienskiplike modus-ynterferinsjesignaal effektyf ûnderdrukke yn 'e lykwichtige line, mar hat gjin effekt op 'e normale oerdracht fan it differinsjaalmodussignaal.
Common mode-induktors moatte oan de folgjende easken foldwaan as se produsearre wurde:
(1) De triedden dy't om 'e spoelkearn wûn binne, moatte isolearre wurde om te soargjen dat der gjin koartsluting ûntstiet tusken de windingen fan 'e spoel ûnder ynfloed fan direkte oerspanning;
(2) As de spoel troch de direkte grutte stroom streamt, moat de magnetyske kearn net verzadigd wêze;
(3) De magnetyske kearn yn 'e spoel moat isolearre wurde fan 'e spoel om ûnderbrekking tusken de twa te foarkommen ûnder ynfloed fan direkte oerspanning;
(4) De spoel moat safolle mooglik yn ien laach wûn wurde, om de parasitêre kapasitans fan 'e spoel te ferminderjen en it fermogen fan 'e spoel om tydlike oerspanning oer te dragen te ferbetterjen.
Under normale omstannichheden, wylst wy omtinken jaan oan 'e seleksje fan' e frekwinsjebân dy't nedich is om te filterjen, hoe grutter de mienskiplike-modusimpedânsje, hoe better, dus moatte wy nei de apparaatgegevens sjen by it selektearjen fan 'e mienskiplike-modus-induktor, benammen neffens de impedânsjefrekwinsjekromme.
Derneist, by it selektearjen, omtinken jaan oan 'e ynfloed fan differinsjaalmodusimpedânsje op it sinjaal, benammen rjochte op differinsjaalmodusimpedânsje, foaral omtinken jaan oan hege-snelheidsports.
3. Magnetyske kraal
Yn it EMC-ûntwerpproses fan digitale produktcircuits brûke wy faak magnetyske kralen, ferritemateriaal is izer-magnesiumlegering of izer-nikkellegering, dit materiaal hat in hege magnetyske permeabiliteit, hy kin as induktor tusken de spoelwikkelingen dien wurde yn gefal fan hege frekwinsje en hege wjerstân, wêrtroch't de minimale kapasitans wurdt generearre.
Ferritematerialen wurde meast brûkt by hege frekwinsjes, om't by lege frekwinsjes har wichtichste induktânsjekarakteristiken it ferlies op 'e line tige lyts meitsje. By hege frekwinsjes binne it benammen reaktânsjekarakteristikeferhâldingen en feroarje mei de frekwinsje. Yn praktyske tapassingen wurde ferritematerialen brûkt as hege frekwinsjeferswakkers foar radiofrekwinsjecircuits.
Eins is ferryt better lykweardich oan de parallel fan wjerstân en induktânsje, de wjerstân wurdt koartsluten troch de induktor by lege frekwinsje, en de induktorimpedânsje wurdt frij heech by hege frekwinsje, sadat de stroom allegear troch de wjerstân giet.
Ferrite is in konsumearjend apparaat wêrop hege-frekwinsje-enerzjy omset wurdt yn waarmte-enerzjy, dy't bepaald wurdt troch syn elektryske wjerstânskarakteristiken. Ferrite magnetyske kralen hawwe bettere hege-frekwinsje-filtereigenskippen as gewoane induktors.
Ferrite is resistyf by hege frekwinsjes, lykweardich oan in induktor mei in heul lege kwaliteitsfaktor, sadat it in hege impedânsje kin behâlde oer in breed frekwinsjeberik, wêrtroch't de effisjinsje fan hege frekwinsjefiltering ferbetteret.
Yn 'e lege frekwinsjebân bestiet de impedânsje út induktânsje. By lege frekwinsje is R tige lyts, en de magnetyske permeabiliteit fan 'e kearn is heech, sadat de induktânsje grut is. L spilet in wichtige rol, en elektromagnetyske ynterferinsje wurdt ûnderdrukt troch refleksje. En op dit stuit is it ferlies fan 'e magnetyske kearn lyts, it heule apparaat hat in leech ferlies, hege Q-eigenskippen fan 'e induktor, dizze induktor feroarsaket maklik resonânsje, sadat yn 'e lege frekwinsjebân soms fersterke ynterferinsje kin wêze nei it brûken fan ferrytmagnetyske kralen.
Yn 'e hege frekwinsjebân bestiet de impedânsje út wjerstânskomponinten. As de frekwinsje tanimt, nimt de permeabiliteit fan 'e magnetyske kearn ôf, wat resulteart yn in ôfname fan 'e induktânsje fan 'e induktor en in ôfname fan 'e induktive reaktânsjekomponint.
Op dit stuit nimt it ferlies fan 'e magnetyske kearn lykwols ta, de wjerstânskomponint nimt ta, wat resulteart yn in tanimming fan 'e totale impedânsje, en as it hege frekwinsjesignaal troch de ferryt giet, wurdt de elektromagnetyske ynterferinsje opnommen en omset yn 'e foarm fan waarmteôffier.
Ferrytûnderdrukkingskomponinten wurde in soad brûkt yn printe circuitboerden, stroomliedingen en dataliedingen. Bygelyks, in ferrytûnderdrukkingselemint wurdt tafoege oan it ynlaatein fan it stroomkabel fan 'e printe board om hege frekwinsje-ynterferinsje út te filterjen.
Ferrietmagnetyske ring of magnetyske kraal wurdt spesjaal brûkt om hege-frekwinsje-ynterferinsje en piekynterferinsje op sinjaallinen en stroomlinen te ûnderdrukken, en it hat ek de mooglikheid om elektrostatyske ûntladingspulsynterferinsje te absorbearjen. It gebrûk fan chipmagnetyske kralen of chipinduktors hinget benammen ôf fan 'e praktyske tapassing.
Chipinduktors wurde brûkt yn resonante circuits. As ûnnedige EMI-lûd eliminearre wurde moat, is it brûken fan chipmagnetyske kralen de bêste kar.
Tapassing fan chipmagnetyske kralen en chipinduktors
Chipinduktors:Radiofrekwinsje (RF) en draadloze kommunikaasje, ynformaasjetechnology-apparatuer, radardetektors, auto-elektroanika, mobile tillefoans, pagers, audio-apparatuer, persoanlike digitale assistinten (PDA's), draadloze ôfstânsbetsjinningssystemen en leechspanningsstroomfoarsjenningsmodules.
Magnetyske kralen fan chip:Klok-generearjende circuits, filterjen tusken analoge en digitale circuits, I/O ynfier/útfier ynterne ferbiningen (lykas seriële poarten, parallelle poarten, toetseboerden, mûzen, telekommunikaasje oer lange ôfstân, lokale netwurken), RF-circuits en logyske apparaten dy't gefoelich binne foar ynterferinsje, filterjen fan heechfrekwinsje-geliede ynterferinsje yn stroomfoarsjenningscircuits, kompjûters, printers, fideorecorders (VCRS), EMI-rûsûnderdrukking yn televyzjesystemen en mobile tillefoans.
De ienheid fan 'e magnetyske kraal is ohm, om't de ienheid fan 'e magnetyske kraal nominaal is yn oerienstimming mei de impedânsje dy't it produseart by in bepaalde frekwinsje, en de ienheid fan impedânsje is ek ohm.
It DATASHEET fan 'e magnetyske kraal sil oer it generaal de frekwinsje- en impedânsjekarakteristiken fan 'e kromme leverje, oer it generaal 100 MHz as de standert, bygelyks as de frekwinsje fan 100 MHz is as de impedânsje fan 'e magnetyske kraal lykweardich is oan 1000 ohm.
Foar de frekwinsjebân dy't wy filterje wolle, moatte wy kieze hoe grutter de impedânsje fan 'e magnetyske kraal, hoe better, meastentiids kieze wy in impedânsje fan 600 ohm of mear.
Derneist is it by it selektearjen fan magnetyske kralen nedich om omtinken te jaan oan de flux fan magnetyske kralen, dy't oer it algemien mei 80% moat wurde derated, en de ynfloed fan DC-impedânsje op spanningsfal moat wurde beskôge by gebrûk yn stroomkringen.
Pleatsingstiid: 24 july 2023
