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 mang lại khả năng loại bỏ tiếng ồn ở chế độ chung tuyệt vời.
Nhiều yếu tố làm tăng lượng nhiễu “nhiễu” 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 đầu. Để quản lý nhiễu nhiễu này, ngành thường sử dụng các bộ lọc che chắn và EMI để loại bỏ nhiễu không mong muốn. Nhưng một số giải pháp truyền thống để loại bỏ EMI/RFI không còn đủ nữa.
Vấn đề này khiến nhiều OEM tránh sử dụng bộ vi sai 2 tụ điện, 3 tụ điện (một tụ điện X và 2 tụ điện Y), bộ lọc tiếp sóng, cuộn cảm chế độ chung hoặc kết hợp các giải pháp này 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 cảm ứng trong mạch và gây ra hoạt động ngoài ý muốn – hoặc cản trở hoạt động dự kiến.
EMI/RFI có thể ở dạng phát xạ dẫn hoặc bức xạ. Khi EMI được dẫn, điều đó có nghĩa là tiếng ồn truyền dọc theo dây dẫn điện. EMI bức xạ xảy ra khi tiếng ồn truyền trong không khí dưới dạng từ trường hoặc sóng vô tuyến.
Ngay cả khi năng lượng được áp dụng từ bên ngoài là nhỏ, nếu nó trộn lẫn với sóng vô tuyến được sử dụng để phát sóng và liên lạc, nó có thể gây mất khả năng thu sóng, tiếng ồn bất thường trong âm thanh hoặc video bị gián đoạn. 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 xạ 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 trong khi chặn dòng điện tần số cao không mong muốn.Các tụ điện cung cấp một đường dẫn có trở kháng thấp để chuyển hướng nhiễu 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 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 trên tần số cắt.
Một điểm bắt đầu chung là áp dụng một cặp tụ điện trong cấu hình vi sai, với một tụ điện nằm giữa mỗi dấu vết của đầu vào vi sai và điểm nối đất. Bộ lọc điện dung ở mỗi chân chuyển hướng EMI/RFI nối đất trên tần số cắt đã chỉ định. Vì cấu hình này liên quan đến gửi tín hiệu của các pha ngược nhau qua hai dây, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu được cải thiện trong khi nhiễu không mong muốn được truyền xuống đất.
Cambrelin cho biết: “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.
“Vì vậy, mặc dù hai tụ điện được kết hợp chặt chẽ với nhau tại một thời điểm nhất định ở nhiệt độ phòng với điện áp thấp, chúng có khả năng kết thúc với các giá trị rất khác nhau khi thời gian, điện áp hoặc nhiệt độ thay đổi.Sự không phù hợp này giữa hai dây sẽ dẫn đến các phản hồi không bằng nhau gần điểm ngắt của bộ lọc.Do đó, nó chuyển đổi tiếng ồn ở 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 ở chế độ chung lý tưởng, nhưng cũng có tác dụng phụ không mong muốn là lọc tín hiệu vi sai. Có lẽ giải pháp phổ biến nhất và một giải pháp thay thế cho bộ lọc thông thấp là cuộn cảm ở chế độ chung.
Cuộn cảm ở chế độ chung là máy biến áp 1:1 với cả hai cuộn dây đóng vai trò là sơ cấp và thứ cấp. Trong phương pháp này, dòng điện chạy qua một cuộn dây sẽ tạo ra một dòng điện ngược chiều ở cuộn dây kia. Thật không may, cuộn cảm ở chế độ chung cũng nặng, đắt tiền và dễ hỏng đến sự cố do rung động gây ra.
Tuy nhiên, một cuộn cảm ở chế độ chung phù hợp với sự kết hợp hoàn hảo và khớp nối giữa các cuộn dây trong suốt với các tín hiệu vi sai và có trở kháng cao đối với nhiễu ở chế độ chung. Một nhược điểm của cuộn cảm ở chế độ chung là dải tần hạn chế do điện dung ký sinh. Đối với một vật liệu lõi nhất định , độ tự cảm được sử dụng để thu được bộ lọc tần số thấp càng cao thì càng cần nhiều vòng quay, do đó dẫn đến các điện dung ký sinh không thể vượt qua bộ lọc tần số cao.
Sự không phù hợp giữa các cuộn dây do dung sai sản xuất cơ khí gây ra 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 có thể 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, cuộn cảm ở chế độ chung mang lại những lợi thế đáng kể so với các tùy chọn khác khi tín hiệu vi sai (đi qua) hoạt động ở cùng dải tần với nhiễu ở chế độ chung phải được loại bỏ. Sử dụng cuộn cảm ở chế độ chung, dải 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 nhiễu 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 chúng trông giống nhau (cùng bao bì và hình thức bên ngoài), nhưng chúng rất khác nhau về thiết kế và chúng 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 đã chỉ định và chọn chỉ truyền năng lượng tín hiệu mong muốn, đồng thời chuyển hướng 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 bộ lọc EMI nguyên khối, các cực được kết nối bên trong với một điện cực tham chiếu (tấm chắn) chung trong thiết bị và các tấm được phân tách 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 của 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 cũng ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ và điện áp, vì vậy các thành phần trên cả hai đường dây đều già đi như nhau. Nếu có một nhược điểm đối với EMI nguyên khối này Cambrelin cho biết: “Trong trường hợp này, cuộn cảm ở chế độ chung là một giải pháp tốt hơn.
Duyệt các số mới nhất của Design World và các số cũ ở định dạng chất lượng cao, dễ sử dụng. 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 về vi điều khiển, DSP, mạng, thiết kế analog và kỹ thuật số, RF, điện tử công suất, định tuyến PCB, v.v.
Bản quyền © 2022 WTWH Media LLC.mọi quyền được bảo lưu.Không được sao chép, phân phối, truyền, lưu trữ hoặc sử dụng tài liệu trên trang web này nếu không có sự cho phép trước bằng văn bản của WTWH MediaChính sách bảo mật |Quảng cáo |Về chúng tôi
Thời gian đăng: 19-04-2022
