แม้ว่าโช้กโหมดทั่วไปจะเป็นที่นิยม แต่ทางเลือกอื่นอาจเป็นตัวกรอง EMI แบบเสาหิน เมื่อจัดวางอย่างเหมาะสม ส่วนประกอบเซรามิกหลายชั้นเหล่านี้ให้การปฏิเสธเสียงรบกวนในโหมดทั่วไปที่ยอดเยี่ยม
ปัจจัยหลายอย่างเพิ่มปริมาณการรบกวน "เสียง" ที่อาจสร้างความเสียหายหรือรบกวนการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ รถยนต์ในปัจจุบันเป็นตัวอย่างที่สำคัญ ในรถยนต์ คุณจะพบ Wi-Fi, บลูทูธ, วิทยุดาวเทียม, ระบบ GPS และ นั่นเป็นเพียงจุดเริ่มต้น ในการจัดการสัญญาณรบกวนนี้ อุตสาหกรรมมักจะใช้การป้องกันและตัวกรอง EMI เพื่อกำจัดสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการ แต่วิธีแก้ปัญหาแบบดั้งเดิมบางอย่างเพื่อกำจัด EMI/RFI นั้นไม่เพียงพออีกต่อไป
ปัญหานี้ทำให้ OEM จำนวนมากหลีกเลี่ยงการใช้ดิฟเฟอเรนเชียลของตัวเก็บประจุ 2 ตัว, ตัวเก็บประจุ 3 ตัว (ตัวเก็บประจุ X หนึ่งตัวและตัวเก็บประจุ Y 2 ตัว), ฟิลเตอร์ป้อนผ่าน, โช้กโหมดทั่วไป หรือใช้ร่วมกันเพื่อโซลูชันที่เหมาะสมกว่า เช่น ตัวกรอง EMI แบบเสาหินที่มี การปฏิเสธเสียงรบกวนที่ดีกว่าในแพ็คเกจที่เล็กกว่า
เมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้รับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูง กระแสที่ไม่ต้องการอาจถูกเหนี่ยวนำในวงจรและทำให้การทำงานที่ไม่ได้ตั้งใจ – หรือรบกวนการทำงานที่ตั้งใจไว้
EMI/RFI สามารถอยู่ในรูปของการปล่อยหรือแผ่รังสี เมื่อ EMI ถูกดำเนินการ หมายความว่าเสียงจะเคลื่อนที่ไปตามตัวนำไฟฟ้า EMI ที่แผ่ออกมาเกิดขึ้นเมื่อเสียงเดินทางผ่านอากาศในรูปของสนามแม่เหล็กหรือคลื่นวิทยุ
แม้ว่าพลังงานที่ใช้จากภายนอกจะมีปริมาณน้อย หากผสมกับคลื่นวิทยุที่ใช้ในการกระจายเสียงและการสื่อสาร อาจทำให้สูญเสียการรับสัญญาณ มีเสียงรบกวนผิดปกติ หรือวิดีโอหยุดชะงัก หากพลังงานแรงเกินไป อาจทำให้ ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เสียหาย
แหล่งที่มารวมถึงเสียงจากธรรมชาติ (เช่น ไฟฟ้าสถิต แสงสว่าง และแหล่งอื่นๆ) และเสียงที่มนุษย์สร้างขึ้น (เช่น เสียงสัมผัส อุปกรณ์รั่วโดยใช้ความถี่สูง เสียงที่ไม่พึงประสงค์ เป็นต้น) โดยทั่วไป เสียง EMI/RFI เป็นเสียงโหมดทั่วไป ดังนั้นวิธีแก้ปัญหาคือการใช้ตัวกรอง EMI เพื่อลบความถี่สูงที่ไม่ต้องการออก ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์แยกต่างหากหรือฝังอยู่ในแผงวงจรก็ตาม
ตัวกรอง EMI โดยทั่วไปตัวกรอง EMI จะประกอบด้วยส่วนประกอบแบบพาสซีฟ เช่น ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ ที่เชื่อมต่อกันเป็นวงจร
“ตัวเหนี่ยวนำยอมให้กระแส DC หรือกระแสความถี่ต่ำผ่านได้ในขณะที่ปิดกั้นกระแสความถี่สูงที่ไม่ต้องการและไม่ต้องการตัวเก็บประจุให้เส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำเพื่อเบี่ยงเบนสัญญาณรบกวนความถี่สูงจากอินพุตของตัวกรองไปยังสายไฟหรือการเชื่อมต่อกราวด์” Christophe Cambrelin จากบริษัทตัวเก็บประจุ Johanson Dielectrics.EMI filter กล่าว
วิธีการกรองโหมดทั่วไปแบบดั้งเดิมประกอบด้วยตัวกรองความถี่ต่ำผ่านโดยใช้ตัวเก็บประจุที่ส่งสัญญาณที่มีความถี่ต่ำกว่าความถี่คัตออฟที่เลือก และลดทอนสัญญาณด้วยความถี่ที่สูงกว่าความถี่คัตออฟ
จุดเริ่มต้นทั่วไปคือการใช้ตัวเก็บประจุคู่ในการกำหนดค่าดิฟเฟอเรนเชียล โดยมีตัวเก็บประจุหนึ่งตัวอยู่ระหว่างเทรซของอินพุทดิฟเฟอเรนเชียลแต่ละตัวและกราวด์ ตัวกรองคาปาซิทีฟในแต่ละขาจะแปลง EMI/RFI ไปยังกราวด์เหนือความถี่คัตออฟที่ระบุ เนื่องจากการกำหนดค่านี้เกี่ยวข้องกับ การส่งสัญญาณของเฟสตรงข้ามกันบนสายไฟทั้งสองเส้น อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนจะดีขึ้นในขณะที่สัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการจะถูกส่งไปยังกราวด์
“น่าเสียดายที่ค่าความจุของ MLCCs ที่มีไดอิเล็กทริก X7R (โดยทั่วไปจะใช้สำหรับฟังก์ชันนี้) สามารถเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตามเวลา แรงดันไบอัส และอุณหภูมิ” Cambrelin กล่าว
“ดังนั้น แม้ว่าตัวเก็บประจุสองตัวจะถูกจับคู่อย่างใกล้ชิด ณ เวลาที่กำหนด ณ อุณหภูมิห้องที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ แต่พวกมันก็มีแนวโน้มที่จะจบลงด้วยค่าที่แตกต่างกันมากเมื่อเวลา แรงดันไฟฟ้า หรืออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงความไม่ตรงกันระหว่างสายทั้งสองนี้จะส่งผลให้เกิดการตอบสนองที่ไม่เท่ากันใกล้กับจุดตัดของตัวกรองดังนั้นจึงแปลงสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปเป็นสัญญาณรบกวนที่แตกต่างกัน”
อีกวิธีหนึ่งคือการเชื่อมตัวเก็บประจุ "X" ค่าขนาดใหญ่ระหว่างตัวเก็บประจุ "Y" สองตัว ตัวเก็บประจุแบบ "X" shunt ให้ความสมดุลของโหมดทั่วไปในอุดมคติ แต่ยังมีผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์จากการกรองสัญญาณที่แตกต่างกัน บางทีวิธีแก้ปัญหาที่พบบ่อยที่สุด และอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับตัวกรองความถี่ต่ำคือโช้คโหมดทั่วไป
โช้กโหมดร่วมคือหม้อแปลง 1:1 ที่มีขดลวดทั้งสองทำหน้าที่เป็นหลักและรอง ในวิธีนี้ กระแสผ่านขดลวดหนึ่งจะทำให้เกิดกระแสตรงกันข้ามในขดลวดอีกอัน โชคไม่ดีที่โช้กโหมดทั่วไปมีน้ำหนักมาก มีราคาแพง และอ่อนไหว ถึงความล้มเหลวที่เกิดจากการสั่นสะเทือน
อย่างไรก็ตาม โช้กโหมดร่วมที่เหมาะสมกับการจับคู่ที่สมบูรณ์แบบและการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างขดลวดนั้นโปร่งใสต่อสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลและมีอิมพีแดนซ์สูงต่อสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไป ข้อเสียอย่างหนึ่งของโช้กโหมดทั่วไปคือช่วงความถี่ที่จำกัดเนื่องจากความจุของกาฝาก สำหรับวัสดุแกนที่กำหนด ยิ่งค่าความเหนี่ยวนำที่ใช้ในการรับการกรองความถี่ต่ำสูงเท่าใด ก็ยิ่งต้องการรอบมากขึ้นเท่านั้น ส่งผลให้ความจุของกาฝากไม่สามารถผ่านการกรองความถี่สูงได้
ความไม่ตรงกันระหว่างขดลวดเนื่องจากความคลาดเคลื่อนในการผลิตเชิงกลทำให้เกิดการสลับโหมด ซึ่งพลังงานสัญญาณส่วนหนึ่งจะถูกแปลงเป็นสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปและในทางกลับกัน สถานการณ์นี้อาจทำให้เกิดปัญหาความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและภูมิคุ้มกัน ความไม่ตรงกันยังลดค่าความเหนี่ยวนำที่มีประสิทธิภาพของขาแต่ละข้างด้วย
ไม่ว่าในกรณีใด โช้กโหมดทั่วไปมีข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือตัวเลือกอื่นๆ เมื่อสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล (ส่งผ่าน) ทำงานในช่วงความถี่เดียวกันกับสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไปที่ต้องถูกปฏิเสธ เมื่อใช้โช้กโหมดทั่วไป แถบพาสแบนด์ของสัญญาณสามารถขยายได้ ไปยังแถบการปฏิเสธโหมดทั่วไป
ฟิลเตอร์ Monolithic EMI แม้ว่าโช้คโหมดทั่วไปจะเป็นที่นิยม แต่ก็ยังสามารถใช้ฟิลเตอร์ Monolithic EMI ได้ เมื่อจัดวางอย่างเหมาะสม ส่วนประกอบเซรามิกหลายชั้นเหล่านี้ให้การปฏิเสธเสียงรบกวนในโหมดทั่วไปที่ยอดเยี่ยม พวกมันรวมตัวเก็บประจุ shunt ที่สมดุลสองตัวไว้ในแพ็คเกจเดียวสำหรับการยกเลิกและป้องกันความเหนี่ยวนำร่วมกัน ตัวกรองเหล่านี้ใช้เส้นทางไฟฟ้าสองทางแยกกันภายในอุปกรณ์เดียวที่เชื่อมต่อกับการเชื่อมต่อภายนอกสี่จุด
เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน ควรสังเกตว่าตัวกรอง EMI แบบเสาหินไม่ใช่ตัวเก็บประจุแบบป้อนผ่านแบบดั้งเดิม แม้ว่าจะมีลักษณะเหมือนกัน (บรรจุภัณฑ์และรูปลักษณ์เหมือนกัน) แต่ก็มีการออกแบบที่แตกต่างกันมาก และไม่ได้เชื่อมต่อในลักษณะเดียวกัน เช่นเดียวกับ EMI อื่นๆ ตัวกรอง ตัวกรอง EMI แบบเสาหินจะลดทอนพลังงานทั้งหมดที่อยู่เหนือความถี่คัตออฟที่ระบุ และเลือกส่งผ่านเฉพาะพลังงานสัญญาณที่ต้องการ ในขณะที่เปลี่ยนสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการไปยัง "กราวด์"
อย่างไรก็ตาม กุญแจสำคัญคือค่าความเหนี่ยวนำและอิมพีแดนซ์ที่ตรงกันต่ำมาก สำหรับตัวกรอง EMI แบบเสาหิน ขั้วต่อจะเชื่อมต่อภายในกับอิเล็กโทรดอ้างอิงทั่วไป (โล่) ภายในอุปกรณ์ และแผ่นจะถูกแยกออกจากกันโดยอิเล็กโทรดอ้างอิง โหนดไฟฟ้าทั้งสามโหนดไฟฟ้าสถิต เกิดขึ้นจากคาปาซิทีฟสองซีกที่ใช้อิเล็กโทรดอ้างอิงร่วมกัน ทั้งหมดนี้บรรจุอยู่ภายในตัวเซรามิกเดียว
ความสมดุลระหว่างสองซีกของตัวเก็บประจุยังหมายความว่าเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกมีค่าเท่ากันและตรงข้ามกัน ซึ่งจะหักล้างกัน ความสัมพันธ์นี้ยังส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นส่วนประกอบบนสายทั้งสองจะมีอายุเท่าๆ กัน หากมีข้อเสียประการหนึ่งสำหรับ EMI แบบเสาหินเหล่านี้ ตัวกรอง มันจะไม่ทำงานหากสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไปอยู่ที่ความถี่เดียวกับสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล” ในกรณีนี้ โช้คโหมดทั่วไปเป็นทางออกที่ดีกว่า” Cambrelin กล่าว
เรียกดู Design World ฉบับล่าสุดและฉบับย้อนหลังในรูปแบบที่ใช้งานง่ายและมีคุณภาพสูง แก้ไข แชร์ และดาวน์โหลดวันนี้ด้วยนิตยสารวิศวกรรมการออกแบบชั้นนำ
ฟอรัม EE ที่แก้ปัญหาได้อันดับต้นๆ ของโลก ซึ่งครอบคลุมไมโครคอนโทรลเลอร์, DSP, เครือข่าย, การออกแบบอะนาล็อกและดิจิทัล, RF, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง, การกำหนดเส้นทาง PCB และอื่นๆ
ลิขสิทธิ์ © 2022 WTWH Media LLC.สงวนลิขสิทธิ์ เนื้อหาในเว็บไซต์นี้ไม่อาจทำซ้ำ แจกจ่าย ส่งต่อ แคช หรือใช้โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรล่วงหน้าจาก WTWH Media นโยบายความเป็นส่วนตัว |การโฆษณา |เกี่ยวกับเรา
เวลาโพสต์: เม.ย.-19-2565
