ข่าว

แม้ว่าโช้กโหมดทั่วไปจะได้รับความนิยม แต่อีกทางเลือกหนึ่งอาจเป็นตัวกรอง EMI แบบเสาหิน เมื่อจัดวางอย่างเหมาะสม ส่วนประกอบเซรามิกหลายชั้นเหล่านี้จะป้องกันเสียงรบกวนในโหมดทั่วไปได้อย่างดีเยี่ยม
มีหลายปัจจัยที่เพิ่มปริมาณการรบกวน "เสียงรบกวน" ที่อาจสร้างความเสียหายหรือรบกวนการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ รถยนต์ในปัจจุบันเป็นตัวอย่างที่สำคัญ ในรถยนต์ คุณจะพบกับ Wi-Fi, บลูทูธ, วิทยุผ่านดาวเทียม, ระบบ GPS และ นั่นเป็นเพียงจุดเริ่มต้น ในการจัดการกับสัญญาณรบกวนนี้ อุตสาหกรรมมักใช้ระบบป้องกันและตัวกรอง EMI เพื่อกำจัดสัญญาณรบกวนที่ไม่พึงประสงค์ แต่โซลูชันแบบเดิมๆ บางอย่างในการกำจัด EMI/RFI นั้นยังไม่เพียงพออีกต่อไป
ปัญหานี้ทำให้ OEM จำนวนมากหลีกเลี่ยงการใช้ดิฟเฟอเรนเชียล 2 ตัวเก็บประจุ, 3 ตัวเก็บประจุ (ตัวเก็บประจุ X หนึ่งตัวและตัวเก็บประจุ Y 2 ตัว), ตัวกรองฟีดทรู, โช้คโหมดทั่วไป หรือทั้งสองอย่างรวมกันเพื่อให้ได้โซลูชันที่เหมาะสมกว่า เช่น ตัวกรอง EMI แบบเสาหินที่มี การปฏิเสธเสียงรบกวนที่ดีกว่าในแพ็คเกจขนาดเล็ก
เมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้รับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูง กระแสที่ไม่ต้องการสามารถถูกเหนี่ยวนำในวงจร และทำให้เกิดการทำงานโดยไม่ตั้งใจ หรือรบกวนการทำงานที่ตั้งใจไว้
EMI/RFI อาจอยู่ในรูปแบบของการปล่อยแบบดำเนินการหรือแบบแผ่รังสี เมื่อดำเนินการแบบ EMI หมายความว่าเสียงเดินทางไปตามตัวนำไฟฟ้า EMI แบบแผ่รังสีเกิดขึ้นเมื่อเสียงเดินทางผ่านอากาศในรูปของสนามแม่เหล็กหรือคลื่นวิทยุ
แม้ว่าพลังงานที่ใช้จากภายนอกจะมีน้อย แต่หากผสมกับคลื่นวิทยุที่ใช้ในการกระจายเสียงและการสื่อสาร ก็อาจทำให้สูญเสียการรับสัญญาณ เสียงที่ผิดปกติในเสียง หรือการหยุดชะงักของวิดีโอได้ หากพลังงานแรงเกินไปก็สามารถ ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เสียหาย
แหล่งที่มาได้แก่ สัญญาณรบกวนธรรมชาติ (เช่น การปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต แสงสว่าง และแหล่งอื่นๆ) และสัญญาณรบกวนที่มนุษย์สร้างขึ้น (เช่น สัญญาณรบกวนจากการสัมผัส อุปกรณ์รั่วไหลโดยใช้ความถี่สูง การปล่อยสัญญาณที่ไม่พึงประสงค์ ฯลฯ) โดยทั่วไปแล้ว สัญญาณรบกวน EMI/RFI จะเป็นสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไป ดังนั้นวิธีแก้ปัญหาคือใช้ตัวกรอง EMI เพื่อลบความถี่สูงที่ไม่ต้องการ ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์แยกต่างหากหรือฝังอยู่ในแผงวงจร
ตัวกรอง EMI โดยทั่วไปตัวกรอง EMI ประกอบด้วยส่วนประกอบแบบพาสซีฟ เช่น ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ ที่เชื่อมต่อกันเป็นวงจร
“ตัวเหนี่ยวนำอนุญาตให้กระแส DC หรือกระแสความถี่ต่ำผ่านไปได้ในขณะที่ปิดกั้นกระแสความถี่สูงที่ไม่ต้องการและไม่ต้องการ ตัวเก็บประจุเป็นเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำเพื่อเบี่ยงเบนสัญญาณรบกวนความถี่สูงจากอินพุตของตัวกรองไปยังการเชื่อมต่อพลังงานหรือภาคพื้นดิน” ผู้ผลิตเซรามิกหลายชั้นกล่าว Christophe Cambrelin จากบริษัทตัวเก็บประจุ Johanson Dielectrics.EMI filter กล่าว
วิธีการกรองโหมดทั่วไปแบบดั้งเดิมประกอบด้วยตัวกรองความถี่ต่ำผ่านโดยใช้ตัวเก็บประจุที่ส่งสัญญาณที่มีความถี่ต่ำกว่าความถี่คัตออฟที่เลือก และลดทอนสัญญาณด้วยความถี่ที่สูงกว่าความถี่คัตออฟ
จุดเริ่มต้นทั่วไปคือการใช้ตัวเก็บประจุคู่ในการกำหนดค่าดิฟเฟอเรนเชียล โดยมีตัวเก็บประจุหนึ่งตัวอยู่ระหว่างแต่ละร่องรอยของอินพุตดิฟเฟอเรนเชียลและกราวด์ ตัวกรองแบบคาปาซิทีฟในแต่ละขาจะเบี่ยงเบน EMI/RFI ไปที่กราวด์สูงกว่าความถี่คัตออฟที่ระบุ เนื่องจากการกำหนดค่านี้เกี่ยวข้องกับ การส่งสัญญาณของเฟสตรงข้ามผ่านสายทั้งสอง อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนได้รับการปรับปรุง ในขณะที่สัญญาณรบกวนที่ไม่พึงประสงค์ถูกส่งไปยังกราวด์
“น่าเสียดายที่ค่าความจุของ MLCC ที่มีไดอิเล็กทริก X7R (โดยทั่วไปใช้สำหรับฟังก์ชันนี้) อาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญตามเวลา แรงดันไบแอส และอุณหภูมิ” Cambrelin กล่าว
“ดังนั้นแม้ว่าตัวเก็บประจุสองตัวจะจับคู่กันอย่างใกล้ชิดในเวลาที่กำหนดที่อุณหภูมิห้องที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ แต่ก็มีแนวโน้มที่จะจบลงด้วยค่าที่แตกต่างกันมากในแต่ละครั้ง แรงดันไฟฟ้าหรืออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ความไม่สอดคล้องกันระหว่างสายไฟทั้งสองนี้ การจับคู่จะส่งผลให้การตอบสนองไม่เท่ากันใกล้กับจุดตัดตัวกรอง ดังนั้นจึงแปลงสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปเป็นสัญญาณรบกวนที่แตกต่างกัน”
อีกวิธีหนึ่งคือการเชื่อมตัวเก็บประจุ “X” ที่มีค่ามากระหว่างตัวเก็บประจุ “Y” สองตัว ตัวเก็บประจุแบบแบ่งประจุ “X” ให้ความสมดุลในโหมดทั่วไปในอุดมคติ แต่ยังมีผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์จากการกรองสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลด้วย บางทีวิธีแก้ปัญหาที่พบบ่อยที่สุด และทางเลือกอื่นสำหรับฟิลเตอร์ความถี่ต่ำผ่านคือโช้คโหมดทั่วไป
โช้คโหมดทั่วไปคือหม้อแปลง 1:1 ที่ขดลวดทั้งสองทำหน้าที่เป็นปฐมภูมิและทุติยภูมิ ในวิธีนี้ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดหนึ่งจะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสตรงกันข้ามในอีกขดลวดหนึ่ง น่าเสียดายที่โช้กโหมดทั่วไปนั้นมีน้ำหนักมาก มีราคาแพง และอ่อนแอเช่นกัน ถึงความล้มเหลวที่เกิดจากการสั่นสะเทือน
อย่างไรก็ตาม โช้กโหมดทั่วไปที่เหมาะสมซึ่งมีการจับคู่ที่สมบูรณ์แบบและการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างขดลวดมีความโปร่งใสต่อสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลและมีความต้านทานสูงต่อสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไป ข้อเสียประการหนึ่งของโช้กโหมดทั่วไปคือช่วงความถี่ที่จำกัดเนื่องจากความจุของปรสิต สำหรับวัสดุแกนกลางที่กำหนด ยิ่งค่าความเหนี่ยวนำที่ใช้ในการกรองความถี่ต่ำสูงเท่าไร ก็ยิ่งต้องมีการหมุนมากขึ้นเท่านั้น ส่งผลให้ความจุของปรสิตไม่สามารถผ่านการกรองความถี่สูงได้
ความไม่ตรงกันระหว่างขดลวดเนื่องจากความทนทานต่อการผลิตทางกลทำให้เกิดการสลับโหมด โดยที่ส่วนหนึ่งของพลังงานสัญญาณถูกแปลงเป็นสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปและในทางกลับกัน สถานการณ์นี้อาจทำให้เกิดความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและปัญหาภูมิคุ้มกัน ความไม่ตรงกันยังช่วยลดความเหนี่ยวนำที่มีประสิทธิภาพของขาแต่ละข้าง
ไม่ว่าโช้กโหมดทั่วไปจะมีข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือตัวเลือกอื่นๆ เมื่อสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล (ส่งผ่าน) ทำงานในช่วงความถี่เดียวกันกับสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปที่ต้องถูกปฏิเสธ การใช้โช้กโหมดทั่วไป แถบสัญญาณผ่านสามารถขยายไปยัง แถบปฏิเสธโหมดทั่วไป
ตัวกรอง EMI แบบเสาหิน แม้ว่าโช้คโหมดทั่วไปจะได้รับความนิยม แต่ก็สามารถใช้ตัวกรอง EMI แบบเสาหินได้เช่นกัน เมื่อจัดวางอย่างถูกต้อง ส่วนประกอบเซรามิกหลายชั้นเหล่านี้จะให้การปฏิเสธสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปที่ยอดเยี่ยม โดยจะรวมตัวเก็บประจุแบบแบ่งสมดุลสองตัวไว้ในแพ็คเกจเดียวสำหรับการยกเลิกและป้องกันตัวเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน ตัวกรองเหล่านี้ใช้เส้นทางไฟฟ้าสองเส้นทางแยกกันภายในอุปกรณ์เดียวที่เชื่อมต่อกับการเชื่อมต่อภายนอกสี่จุด
เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน ควรสังเกตว่าตัวกรอง EMI แบบเสาหินไม่ใช่ตัวเก็บประจุแบบป้อนผ่านแบบดั้งเดิม แม้ว่าจะมีลักษณะเหมือนกัน (บรรจุภัณฑ์และรูปลักษณ์เดียวกัน) แต่ก็แตกต่างกันมากในการออกแบบ และไม่ได้เชื่อมต่อในลักษณะเดียวกัน เช่นเดียวกับ EMI อื่นๆ ฟิลเตอร์ ฟิลเตอร์ EMI แบบเสาหินจะลดพลังงานทั้งหมดที่สูงกว่าความถี่คัตออฟที่ระบุ และเลือกให้ส่งเฉพาะพลังงานสัญญาณที่ต้องการ ในขณะที่เปลี่ยนสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการไปที่ "กราวด์"
อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือการเหนี่ยวนำที่ต่ำมากและความต้านทานที่ตรงกัน สำหรับตัวกรอง EMI แบบเสาหิน ขั้วต่อจะเชื่อมต่อภายในกับอิเล็กโทรดอ้างอิง (ชีลด์) ทั่วไปภายในอุปกรณ์ และเพลตจะถูกแยกออกจากกันด้วยอิเล็กโทรดอ้างอิง ในทางไฟฟ้าสถิต โหนดไฟฟ้าทั้งสามดวง ถูกสร้างขึ้นโดยครึ่งตัวเก็บประจุสองซีกที่ใช้อิเล็กโทรดอ้างอิงร่วมกัน โดยทั้งหมดบรรจุอยู่ในตัวเครื่องเซรามิกเพียงตัวเดียว
ความสมดุลระหว่างสองซีกของตัวเก็บประจุยังหมายความว่าเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกเท่ากันและตรงกันข้าม โดยหักล้างกัน ความสัมพันธ์นี้ยังส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้าด้วย ดังนั้นส่วนประกอบบนทั้งสองเส้นจะมีอายุเท่ากัน หากมีข้อเสียประการหนึ่งกับ EMI ขนาดใหญ่เหล่านี้ ตัวกรองจะไม่ทำงานหากสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปอยู่ที่ความถี่เดียวกันกับสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล” ในกรณีนี้ โช้คโหมดทั่วไปเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ดีกว่า” Cambrelin กล่าว
เรียกดูฉบับล่าสุดของ Design World และฉบับย้อนหลังในรูปแบบที่ใช้งานง่ายและมีคุณภาพสูง แก้ไข แบ่งปัน และดาวน์โหลดได้แล้ววันนี้กับนิตยสารวิศวกรรมการออกแบบชั้นนำ
ฟอรัม EE การแก้ปัญหาชั้นนำของโลกครอบคลุมถึงไมโครคอนโทรลเลอร์, DSP, เครือข่าย, การออกแบบแอนะล็อกและดิจิทัล, RF, อิเล็กทรอนิกส์กำลัง, การกำหนดเส้นทาง PCB และอื่นๆ
Engineering Exchange คือชุมชนเครือข่ายการศึกษาระดับโลกสำหรับวิศวกร เชื่อมต่อ แบ่งปัน และเรียนรู้ทันที »
ลิขสิทธิ์ © 2022 WTWH Media LLC.all right reserved เนื้อหาบนเว็บไซต์นี้ไม่สามารถทำซ้ำ แจกจ่าย ส่ง แคช หรือใช้โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรล่วงหน้าจาก WTWH Mediaนโยบายความเป็นส่วนตัว |การโฆษณา | เกี่ยวกับเรา