Les condensateurs de puissance de filtrage, les inductances de mode commun et les billes magnétiques sont des ombres courantes dans le circuit d'alimentation des schémas de conception CEM, et ce sont également les trois principaux artefacts pour résoudre les signaux d'interférence.
En ce qui concerne les effets de ces trois dans le circuit de puissance, je crois fermement que de nombreux ingénieurs techniques ne comprennent pas. Le contenu de l'article analyse les principes de base de la résolution des trois artefacts CEM du plan de conception.
1. Condensateur de couplage
Bien que la résonance du condensateur soit indésirable du point de vue du filtrage du bruit haute fréquence, la résonance série du condensateur n'est pas toujours nuisible.
Si la fréquence du bruit que vous souhaitez filtrer est claire, vous pouvez régler le volume du condensateur pour que le point de résonance série tombe juste sur la fréquence perturbatrice.
Dans des projets d'ingénierie spécifiques, la fréquence du bruit d'induction magnétique à filtrer atteint généralement plus de 100 MHz, voire dépasse 2 GoHz. Pour un tel bruit d'induction magnétique à haute fréquence, des condensateurs traversants doivent être utilisés pour filtrer raisonnablement.
inductance
Généralement, les condensateurs ne peuvent pas filtrer raisonnablement le bruit haute fréquence pour deux raisons :
(1) Une des raisons est que l'inductance du fil du condensateur fait résonner le condensateur en série, ce qui présente une grande impédance au signal de données haute fréquence, ce qui affaiblit l'effet de contournement du signal de données haute fréquence ;
(2) Une autre raison est que la capacité parasite au milieu de la ligne de transmission provoque le couplage du signal de données haute fréquence, ce qui réduit l'effet de filtrage réel.
Les condensateurs à noyau traversant peuvent souvent filtrer raisonnablement le bruit haute fréquence, car le condensateur à noyau traversant n'a pas seulement une inductance de fil, ce qui entraîne le problème d'une résonance série trop faible du condensateur.
Et le condensateur à noyau traversant peut être immédiatement installé sur le panneau de commande en matériau métallique, et le panneau de commande en matériau métallique a pour effet d'isoler les hautes fréquences. Cependant, lors de l'application de condensateurs traversants, le problème à prendre en compte est le problème d'installation.
L'inconvénient du condensateur de traversée plus grand est qu'il a peur des températures élevées et des chocs de température, ce qui entraîne de grandes difficultés lors du soudage du condensateur de traversée sur le panneau de commande en métal.
De nombreux condensateurs sont détruits pendant tout le processus de soudage électrique. Surtout lorsque de nombreux condensateurs traversants doivent être installés sur le panneau de commande, un seul d'entre eux est détruit et il est difficile à récupérer, car lorsque le condensateur endommagé est retiré, d'autres condensateurs adjacents seront détruits.
2. Inductance de mode commun
Étant donné que la plupart des difficultés rencontrées en CEM sont des interférences en mode commun, les inductances en mode commun sont également l'un des composants puissants les plus courants.
L'inductance en mode commun est un composant de suppression des interférences en mode commun qui utilise la ferrite comme squelette du transformateur. Il se compose de deux bobines électromagnétiques avec les mêmes spécifications et le même nombre de tours de bobine. L'inductance de la bobine est sur le même squelette de transformateur toroïdal en ferrite. , Pour produire un composant à quatre bornes, il est nécessaire de présenter une grande inductance pour les signaux de données en mode commun et d'avoir un effet de suppression, tandis que pour que les signaux de données en mode différentiel présentent une petite inductance de fuite, cela échoue fondamentalement.
Le principe de base est que le flux magnétique dans le noyau magnétique s'accumule lorsqu'il traverse le courant de mode commun, puis a une très grande inductance, ce qui a un effet de suppression sur le courant de mode commun. Lorsque les deux bobines électromagnétiques traversent le courant en mode différentiel, le noyau magnétique Les flux magnétiques s'annulent et il n'y a pratiquement pas d'inductance, de sorte que le courant en mode différentiel ne peut avoir aucune base de coefficient d'atténuation.
Par conséquent, l'inductance en mode commun peut raisonnablement supprimer le signal de données d'interférence en mode commun dans la route équilibrée, et n'a aucun effet sur tous les signaux de données en mode différentiel normalement transmis dans la route.
Les exigences suivantes doivent être prises en compte lors de la fabrication d'inductances en mode commun :
(1) Les inductances de la bobine doivent être isolées les unes des autres pour les lignes de transmission sur le squelette du transformateur de la bobine électromagnétique afin de garantir que la bobine électromagnétique tourne sans défaut de court-circuit sous l'effet d'une surtension de vitesse instantanée ;
(2) Lorsque la bobine électromagnétique traverse la vitesse instantanée et un courant important, le squelette du transformateur n'a pas besoin d'être dans un état saturé ;
(3) Le squelette du transformateur dans la bobine électromagnétique doit être isolé avec la bobine électromagnétique pour éviter la pénétration entre eux sous l'effet d'une surtension de vitesse instantanée ;
(4) La bobine électromagnétique doit être aussi unilatérale que l'inductance de la bobine, ce qui peut réduire la capacité parasite de la bobine électromagnétique et améliorer la capacité de la bobine électromagnétique à fonctionner contre les surtensions de vitesse instantanées.
De manière générale, faites attention au choix de la plage de fréquence à filtrer. Plus l'impédance de mode commun est grande, mieux c'est. Par conséquent, nous devons examiner les matériaux des composants lors de la sélection de l'inductance de mode commun. La clé est de sélectionner la fréquence en fonction de la courbe de fréquence d'impédance.
De plus, faites attention aux risques d'impédance en mode différentiel au signal de données lors de la sélection. La principale préoccupation est l'impédance en mode différentiel et le numéro de port haut débit doit être pris en compte.
3. Perles magnétiques
Dans le processus de conception CEM de la conception de circuits numériques de base, nous appliquons souvent des billes magnétiques. La matière première de la ferrite est de l'aluminium moulé sous pression ou un alliage fer-nickel. Ce type de matière première a une perméabilité magnétique élevée, et il peut s'agir de la résistance d'enroulement de la bobine électromagnétique de l'inductance. Au milieu, les condensateurs causés par la haute fréquence et la haute résistance sont les moindres.
Les matières premières en ferrite sont généralement utilisées dans des conditions de haute fréquence. En raison de leurs caractéristiques d'inductance critiques aux basses fréquences, la perte sur le réseau n'est pas importante. Dans des conditions de haute fréquence, ils présentent un rapport caractéristique d'inductance critique et changent avec la fréquence. Dans des applications spécifiques, les matières premières en ferrite sont utilisées comme atténuateurs haute fréquence pour les circuits radiofréquence.
En fait, la ferrite est bien équivalente à la connexion en série d'une résistance et de son inductance. Aux basses fréquences, la résistance est court-circuitée par l'inductance. Aux hautes fréquences, l'impédance de l'inductance devient de plus en plus élevée, de sorte que la quantité de courant traverse la résistance.
La ferrite est un dispositif coûteux sur lequel l'énergie cinétique à haute fréquence est convertie en énergie, qui est déterminée par les caractéristiques de sa résistance. Par rapport aux inductances générales, les perles de ferrite ont des caractéristiques de filtrage haute fréquence plus fortes.
La ferrite présente une résistivité aux hautes fréquences et ses caractéristiques sont les mêmes que celles des inductances avec un facteur de qualité très faible, de sorte qu'elle peut maintenir une impédance élevée dans la plage des plages de fréquences très élevées, améliorant ainsi l'efficacité du filtrage haute fréquence.
Dans la bande basse fréquence, l'impédance est composée de la réactance inductive de l'inductance. À basse fréquence, R n'est pas grand et la perméabilité du squelette du transformateur est élevée, donc l'inductance est très grande. L joue une fonction clé et le signal d'interférence est supprimé par la surface réfléchissante ; et à ce moment, le transformateur La perte du squelette est faible et tous les composants sont une inductance à Q élevé sans perte. Ce type d'inductance est très facile à provoquer une résonance en série. Par conséquent, dans la gamme des basses fréquences, il est parfois possible que l'effet de l'application de billes de ferrite augmente. .
Dans la gamme des hautes fréquences, l'impédance est composée de composants résistifs. Lorsque la fréquence augmente, la perméabilité du squelette du transformateur diminue, ce qui entraîne une diminution de l'inductance de l'inductance et une diminution de la composante de réactance inductive.
Cependant, à ce moment, la perte du squelette du transformateur est augmentée par le composant de résistance, ce qui entraîne une augmentation de l'impédance totale. Lorsque le signal de données haute fréquence est basé sur la ferrite, le signal d'interférence est digéré, absorbé et converti en énergie.
Les composants de suppression de ferrite sont largement utilisés dans les cartes de circuits imprimés, les prises d'alimentation et les lignes de charge de téléphones portables. Par exemple, l'ajout de composants de suppression de ferrite à l'extrémité du canal de la fiche d'alimentation de la carte de circuit imprimé peut filtrer les effets haute fréquence.
Le noyau de ferrite ou le type spécial de perle est utilisé pour supprimer l'influence de haute fréquence et l'influence de crête sur le cordon d'alimentation et la fiche d'alimentation. Il a également la capacité de digérer et d'absorber l'influence du courant d'impulsion de décharge d'induction électrostatique. L'application de billes magnétiques intégrées est la clé des inducteurs intégrés et dépend également du lieu d'application spécifique.
Une inductance intégrée doit être utilisée dans le circuit de couplage. Lorsqu'il est nécessaire d'éliminer le bruit EMI inutilisé, l'application de billes magnétiques intégrées est le meilleur choix.
Où utiliser les billes magnétiques intégrées et les inducteurs intégrés
Inducteurs intégrés : radiofréquences (RF) et communications sans fil, équipement de technologie de l'information, détecteurs de détection de radar, électronique automobile, téléphones cellulaires, téléavertisseurs, dispositifs de sortie audio, assistants numériques personnels (PDA), logiciel de système de télécommande sans fil et ses module de contrôle du système d'alimentation en tension, etc.
Perles magnétiques intégrées : circuit d'alimentation de génération d'horloge numérique, filtrage entre les circuits intégrés numériques et la conception de circuits numériques, connecteurs RF internes d'entrée/sortie d'E/S (tels que la communication série, le port parallèle, le clavier d'ordinateur, la souris d'ordinateur, les télécommunications longue distance réseau, réseau local), circuits de radiofréquence et dispositifs logiques facilement affectés, circuits d'alimentation pour filtrer les effets de transmission à haute fréquence, ordinateurs électroniques, copieurs, caméras vidéo (VCRS), systèmes de télévision et suppression du bruit EMI des téléphones mobiles.
L'entreprise de billes magnétiques est Oumu, car l'entreprise de billes magnétiques est tolérée en fonction de l'impédance qu'elle provoque à une certaine fréquence, et l'entreprise d'impédance est également Oumu.
La FICHE TECHNIQUE de la perle magnétique montrera généralement le graphique de tendance caractéristique de la fréquence et de l'impédance, qui est généralement normalisé à 100 MHz. Par exemple, à une fréquence de 100MHz, l'impédance de la bille magnétique équivaut à 1000 ohms.
Pour la gamme de fréquences que vous souhaitez filtrer, vous devez choisir plus l'impédance de la perle magnétique est grande, mieux c'est. Dans des circonstances normales, choisissez une impédance supérieure à 600 ohms.
De plus, vous devez faire attention au débit total des billes magnétiques lors de la sélection des billes magnétiques. Généralement, il faut l'ajuster de 80% pour résoudre le problème. Lors de l'utilisation du circuit, il est nécessaire de prendre en compte les dommages de l'impédance AC à la perte.
