• sns01
  • sns02
  • sns03
  • instagram (1)

การกรองสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปโดยใช้ตัวกรอง EMI แบบเสาหิน

แม้ว่าโช้กโหมดทั่วไปจะได้รับความนิยม แต่อีกทางเลือกหนึ่งอาจเป็นฟิลเตอร์ EMI แบบเสาหิน เมื่อวางอย่างเหมาะสม ส่วนประกอบเซรามิกหลายชั้นเหล่านี้จะให้การขจัดสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปได้อย่างดีเยี่ยม
หลายปัจจัยเพิ่มปริมาณการรบกวน "เสียง" ที่อาจสร้างความเสียหายหรือรบกวนการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ รถยนต์ในปัจจุบันเป็นตัวอย่างที่สำคัญ ในรถยนต์ คุณจะพบ Wi-Fi, Bluetooth, วิทยุดาวเทียม, ระบบ GPS และ นั่นเป็นเพียงจุดเริ่มต้น ในการจัดการสัญญาณรบกวนนี้ อุตสาหกรรมมักใช้การป้องกันและตัวกรอง EMI เพื่อขจัดเสียงรบกวนที่ไม่ต้องการ แต่โซลูชันดั้งเดิมบางอย่างในการกำจัด EMI/RFI นั้นไม่เพียงพออีกต่อไป
ปัญหานี้ทำให้ OEM จำนวนมากหลีกเลี่ยงการใช้ดิฟเฟอเรนเชียล 2 ตัว, ตัวเก็บประจุ 3 ตัว (ตัวเก็บประจุ X หนึ่งตัวและตัวเก็บประจุ Y 2 ตัว), ตัวกรองฟีดทรู, โช้กโหมดทั่วไป หรือการรวมกันของสิ่งเหล่านี้สำหรับโซลูชันที่เหมาะสมกว่า เช่น ตัวกรอง EMI แบบเสาหินที่มี กันเสียงรบกวนได้ดีกว่าในแพ็คเกจที่เล็กกว่า
เมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้รับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แรง กระแสไฟฟ้าที่ไม่ต้องการสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดในวงจรและทำให้เกิดการทำงานที่ไม่ได้ตั้งใจ หรือรบกวนการทำงานที่ตั้งใจไว้
EMI/RFI สามารถอยู่ในรูปแบบของการปล่อยประจุแบบนำไฟฟ้าหรือแบบแผ่รังสี เมื่อ EMI ดำเนินการ หมายความว่าเสียงเคลื่อนที่ไปตามตัวนำไฟฟ้า EMI ที่แผ่รังสีเกิดขึ้นเมื่อเสียงเดินทางผ่านอากาศในรูปของสนามแม่เหล็กหรือคลื่นวิทยุ
แม้ว่าพลังงานที่จ่ายจากภายนอกจะมีน้อย แต่ถ้าผสมกับคลื่นวิทยุที่ใช้ในการออกอากาศและการสื่อสาร ก็อาจทำให้สูญเสียการรับสัญญาณ เสียงผิดปกติ หรือวิดีโอหยุดชะงักได้ หากพลังงานแรงเกินไปก็สามารถ ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เสียหาย
แหล่งที่มารวมถึงเสียงรบกวนจากธรรมชาติ (เช่น การคายประจุไฟฟ้าสถิต แสงไฟ และแหล่งกำเนิดอื่นๆ) และเสียงที่มนุษย์สร้างขึ้น (เช่น เสียงสัมผัส อุปกรณ์รั่วโดยใช้ความถี่สูง ดังนั้น วิธีแก้ไขคือใช้ตัวกรอง EMI เพื่อขจัดความถี่สูงที่ไม่ต้องการ ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์แยกต่างหากหรือฝังอยู่ในแผงวงจร
ตัวกรอง EMI ตัวกรอง EMI มักประกอบด้วยส่วนประกอบแบบพาสซีฟ เช่น ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ ที่เชื่อมต่อกันเป็นวงจร
“ตัวเหนี่ยวนำยอมให้กระแสตรงหรือกระแสไฟความถี่ต่ำผ่านได้ในขณะที่ปิดกั้นกระแสความถี่สูงที่ไม่ต้องการและไม่ต้องการตัวเก็บประจุให้เส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำเพื่อเบี่ยงเบนสัญญาณรบกวนความถี่สูงจากอินพุตของตัวกรองไปยังแหล่งพลังงานหรือการเชื่อมต่อกราวด์” ผู้ผลิตเซรามิกหลายชั้นกล่าว Christophe Cambrelin จากบริษัทตัวเก็บประจุ Johanson Dielectrics.EMI filter
วิธีการกรองแบบโหมดทั่วไปแบบดั้งเดิมรวมถึงตัวกรองความถี่ต่ำผ่านโดยใช้ตัวเก็บประจุที่ส่งสัญญาณที่มีความถี่ต่ำกว่าความถี่ตัดที่เลือก และลดทอนสัญญาณด้วยความถี่ที่สูงกว่าความถี่ตัด
จุดเริ่มต้นทั่วไปคือการใช้ตัวเก็บประจุคู่หนึ่งในการกำหนดค่าที่แตกต่างกัน โดยมีตัวเก็บประจุหนึ่งตัวระหว่างแต่ละร่องรอยของอินพุตส่วนต่างและกราวด์ ตัวกรองแบบคาปาซิทีฟในแต่ละขาเปลี่ยน EMI/RFI ไปที่กราวด์เหนือความถี่คัทออฟที่ระบุ เนื่องจากการกำหนดค่านี้เกี่ยวข้องกับ การส่งสัญญาณของเฟสตรงข้ามกันบนสายไฟสองเส้น อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนจะดีขึ้นในขณะที่สัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการจะถูกส่งไปยังกราวด์
"น่าเสียดายที่ค่าความจุของ MLCC ที่มีไดอิเล็กทริก X7R (โดยทั่วไปใช้สำหรับฟังก์ชันนี้) อาจแตกต่างกันอย่างมากตามเวลา แรงดันไบแอส และอุณหภูมิ" Cambrelin กล่าว
“ดังนั้นแม้ว่าตัวเก็บประจุสองตัวจะถูกจับคู่อย่างใกล้ชิดในเวลาที่กำหนดที่อุณหภูมิห้องที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ แต่พวกมันก็มักจะจบลงด้วยค่าที่แตกต่างกันมากเมื่อเวลา แรงดันไฟหรืออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงความไม่ตรงกันระหว่างสองสายนี้จะส่งผลให้มีการตอบสนองที่ไม่เท่ากันใกล้กับจุดตัดของตัวกรองดังนั้นมันจึงแปลงสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปเป็นสัญญาณรบกวนที่ต่างกัน”
อีกวิธีหนึ่งคือการเชื่อมตัวเก็บประจุ "X" ที่มีค่าขนาดใหญ่ระหว่างตัวเก็บประจุ "Y" สองตัว ตัวเก็บประจุ "X" ให้ความสมดุลของโหมดทั่วไปในอุดมคติ แต่ยังมีผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์จากการกรองสัญญาณที่แตกต่างกัน บางทีอาจเป็นวิธีแก้ปัญหาที่พบบ่อยที่สุด และอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับตัวกรองความถี่ต่ำคือโช้คโหมดทั่วไป
โช้คโหมดทั่วไปคือหม้อแปลง 1:1 ที่มีขดลวดทั้งสองทำหน้าที่เป็นปฐมภูมิและทุติยภูมิ ในวิธีนี้ กระแสที่ผ่านขดลวดเส้นหนึ่งจะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสตรงกันข้ามในขดลวดอีกเส้น แต่โชคไม่ดีที่โช้กโหมดทั่วไปนั้นหนัก มีราคาแพง และอ่อนไหวเช่นกัน สู่ความล้มเหลวที่เกิดจากการสั่นสะเทือน
อย่างไรก็ตาม โช้คโหมดทั่วไปที่เหมาะสมพร้อมการจับคู่และการมีเพศสัมพันธ์ที่สมบูรณ์แบบระหว่างขดลวดจะโปร่งใสต่อสัญญาณที่แตกต่างกันและมีอิมพีแดนซ์สูงต่อสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไป ข้อเสียอย่างหนึ่งของโช้กโหมดทั่วไปคือช่วงความถี่ที่จำกัดเนื่องจากความจุของกาฝาก สำหรับวัสดุหลักที่กำหนด ยิ่งค่าความเหนี่ยวนำที่ใช้ในการกรองความถี่ต่ำมากเท่าใด ก็ยิ่งต้องการการหมุนรอบมากขึ้นเท่านั้น ส่งผลให้ความจุกาฝากที่ไม่สามารถผ่านการกรองความถี่สูงได้
ความคลาดเคลื่อนที่ไม่ตรงกันระหว่างขดลวดอันเนื่องมาจากความคลาดเคลื่อนในการผลิตทางกลทำให้เกิดการสลับโหมด โดยพลังงานสัญญาณส่วนหนึ่งจะถูกแปลงเป็นสัญญาณรบกวนของโหมดทั่วไปและในทางกลับกัน สถานการณ์นี้อาจทำให้เกิดความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและปัญหาด้านภูมิคุ้มกัน ความไม่ตรงกันยังช่วยลดการเหนี่ยวนำที่มีประสิทธิภาพของขาแต่ละข้าง
ไม่ว่าในกรณีใด โช้กโหมดทั่วไปจะมีข้อได้เปรียบเหนือตัวเลือกอื่นๆ เมื่อสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล (ผ่าน) ทำงานในช่วงความถี่เดียวกันกับสัญญาณรบกวนของโหมดทั่วไปที่ต้องถูกปฏิเสธ การใช้โช้คโหมดทั่วไป พาสแบนด์ของสัญญาณสามารถขยายได้ ไปยังแถบปฏิเสธโหมดทั่วไป
ตัวกรอง EMI แบบเสาหิน แม้ว่าโช้กโหมดทั่วไปจะเป็นที่นิยม แต่ก็สามารถใช้ฟิลเตอร์ EMI แบบเสาหินได้ เมื่อวางอย่างเหมาะสม ส่วนประกอบเซรามิกหลายชั้นเหล่านี้จะให้การปฏิเสธสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปที่ยอดเยี่ยม โดยรวมตัวเก็บประจุแบ่งแบบสมดุลสองตัวในแพ็คเกจเดียวสำหรับการยกเลิกการเหนี่ยวนำร่วมกันและการป้องกัน . ตัวกรองเหล่านี้ใช้เส้นทางไฟฟ้าแยกกันสองทางภายในอุปกรณ์เครื่องเดียวที่เชื่อมต่อกับจุดเชื่อมต่อภายนอกสี่จุด
เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน ควรสังเกตว่าตัวกรอง EMI แบบเสาหินไม่ใช่ตัวเก็บประจุแบบป้อนผ่านแบบดั้งเดิม แม้ว่าจะมีลักษณะเหมือนกัน (บรรจุภัณฑ์และรูปลักษณ์เหมือนกัน) แต่ก็มีความแตกต่างในการออกแบบอย่างมาก และไม่มีการเชื่อมต่อในลักษณะเดียวกัน เช่นเดียวกับ EMI อื่นๆ ฟิลเตอร์ ฟิลเตอร์ EMI แบบเสาหินจะลดทอนพลังงานทั้งหมดที่อยู่เหนือความถี่คัทออฟที่ระบุ และเลือกส่งพลังงานสัญญาณที่ต้องการเท่านั้น ในขณะที่เปลี่ยนสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการไปที่ "กราวด์"
อย่างไรก็ตาม กุญแจสำคัญคือการเหนี่ยวนำและอิมพีแดนซ์ที่ตรงกันต่ำมาก สำหรับตัวกรอง EMI แบบเสาหิน เทอร์มินัลจะเชื่อมต่อภายในกับอิเล็กโทรดอ้างอิง (เกราะ) ทั่วไปภายในอุปกรณ์ และเพลตจะแยกจากกันโดยอิเล็กโทรดอ้างอิง โหนดไฟฟ้าทั้งสามแบบทางไฟฟ้าสถิต เกิดขึ้นจากตัวเก็บประจุสองส่วนที่ใช้อิเล็กโทรดอ้างอิงร่วมกัน โดยทั้งหมดบรรจุอยู่ภายในตัวเซรามิกตัวเดียว
ความสมดุลระหว่างสองส่วนของตัวเก็บประจุยังหมายความว่าเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกมีค่าเท่ากันและตรงข้ามกัน ความสัมพันธ์นี้ยังส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นส่วนประกอบบนสายทั้งสองจะมีอายุเท่ากัน หากมีข้อเสียประการหนึ่งสำหรับ EMI เสาหินเหล่านี้ ตัวกรองจะไม่ทำงานหากสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปอยู่ที่ความถี่เดียวกับสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล” ในกรณีนี้ การสำลักโหมดทั่วไปเป็นทางออกที่ดีกว่า” Cambrelin กล่าว
เรียกดูฉบับล่าสุดของ Design World และฉบับย้อนหลังในรูปแบบที่ใช้งานง่ายและมีคุณภาพสูง แก้ไข แบ่งปัน และดาวน์โหลดวันนี้กับนิตยสารวิศวกรรมการออกแบบชั้นนำ
ฟอรัม EE สำหรับการแก้ปัญหาชั้นนำของโลก ซึ่งครอบคลุมไมโครคอนโทรลเลอร์, DSP, ระบบเครือข่าย, การออกแบบแอนะล็อกและดิจิทัล, RF, อิเล็กทรอนิกส์กำลัง, การกำหนดเส้นทาง PCB และอื่นๆ
ลิขสิทธิ์ © 2022 WTWH Media LLC. สงวนลิขสิทธิ์ เนื้อหาในเว็บไซต์นี้ห้ามทำซ้ำ แจกจ่าย ส่ง แคช หรือใช้โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรล่วงหน้าจาก WTWH Media Privacy Policy |Advertising |เกี่ยวกับเรา


เวลาที่โพสต์:-19 เม.ย.-2022