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모놀리식 EMI 필터를 사용한 공통 모드 노이즈 필터링

공통 모드 초크가 널리 사용되지만 모놀리식 EMI 필터가 대안이 될 수 있습니다. 이러한 다층 세라믹 부품은 적절하게 배치되면 탁월한 공통 모드 노이즈 제거 기능을 제공합니다.
많은 요인들이 전자 장비의 기능을 손상시키거나 방해할 수 있는 "노이즈" 간섭의 양을 증가시킵니다. 오늘날의 자동차가 그 대표적인 예입니다. 자동차에서 Wi-Fi, Bluetooth, 위성 라디오, GPS 시스템 및 이것은 시작에 불과합니다. 이 잡음 간섭을 관리하기 위해 업계에서는 일반적으로 차폐 및 EMI 필터를 사용하여 원치 않는 잡음을 제거합니다. 그러나 EMI/RFI를 제거하는 일부 기존 솔루션으로는 더 이상 충분하지 않습니다.
이 문제로 인해 많은 OEM이 2-커패시터 차동, 3-커패시터(1개의 X 커패시터 및 2개의 Y 커패시터), 피드스루 필터, 공통 모드 초크, 또는 더 작은 패키지에서 더 나은 노이즈 제거.
전자 장비가 강한 전자파를 수신하면 회로에 원치 않는 전류가 유도되어 의도하지 않은 작동을 일으키거나 의도한 작동을 방해할 수 있습니다.
EMI/RFI는 전도 또는 복사 방출의 형태일 수 있습니다. EMI가 전도되면 잡음이 전기 전도체를 따라 이동함을 의미합니다. 복사 EMI는 잡음이 자기장 또는 전파의 형태로 공기를 통해 이동할 때 발생합니다.
외부에서 인가되는 에너지가 작더라도 방송 및 통신에 사용되는 전파와 혼입되면 수신장애, 음향 이상 잡음, 영상 끊김 등의 원인이 될 수 있습니다. 전자 장비를 손상시킵니다.
소스에는 자연 노이즈(예: 정전기 방전, 조명 및 기타 소스) 및 인공 노이즈(예: 접촉 노이즈, 고주파를 사용하는 장비 누출, 원치 않는 방출 등)가 포함됩니다. 일반적으로 EMI/RFI 노이즈는 공통 모드 노이즈입니다. 따라서 솔루션은 EMI 필터를 사용하여 별도의 장치로 또는 회로 기판에 내장된 원치 않는 고주파수를 제거하는 것입니다.
EMI 필터 EMI 필터는 일반적으로 회로를 형성하기 위해 연결된 커패시터 및 인덕터와 같은 수동 부품으로 구성됩니다.
“인덕터는 DC 또는 저주파 전류가 통과할 수 있도록 하는 동시에 원치 않는 원치 않는 고주파 전류를 차단합니다.커패시터는 필터 입력에서 전원 또는 접지 연결로 고주파수 노이즈를 전환하는 저임피던스 경로를 제공합니다.
기존의 공통 모드 필터링 방법에는 선택한 차단 주파수보다 낮은 주파수의 신호를 통과시키고 차단 주파수보다 높은 주파수의 신호를 감쇠하는 커패시터를 사용하는 저역 통과 필터가 포함됩니다.
일반적인 시작점은 차동 입력과 접지의 각 트레이스 사이에 하나의 커패시터를 사용하여 차동 구성에서 한 쌍의 커패시터를 적용하는 것입니다. 각 레그의 정전 용량 필터는 EMI/RFI를 지정된 차단 주파수 이상의 접지로 전환합니다. 이 구성에는 다음이 포함됩니다. 두 와이어를 통해 반대 위상의 신호를 전송하면 신호 대 잡음비가 개선되고 원치 않는 잡음이 접지로 전송됩니다.
"불행히도 X7R 유전체(일반적으로 이 기능에 사용됨)가 있는 MLCC의 커패시턴스 값은 시간, 바이어스 전압 및 온도에 따라 크게 달라질 수 있습니다."라고 Cambrelin이 말했습니다.
“따라서 두 개의 커패시터가 주어진 시간에 낮은 전압의 실온에서 밀접하게 일치하더라도 한 번 전압이나 온도가 변하면 매우 다른 값으로 끝날 가능성이 높습니다.두 와이어 간의 이러한 불일치로 인해 필터 컷오프 근처에서 응답이 동일하지 않습니다.따라서 공통 모드 노이즈를 차동 노이즈로 변환합니다.”
또 다른 솔루션은 두 개의 "Y" 커패시터 사이에 큰 값의 "X" 커패시터를 연결하는 것입니다. "X" 용량성 션트는 이상적인 공통 모드 균형을 제공하지만 차동 신호 필터링의 바람직하지 않은 부작용도 있습니다. 아마도 가장 일반적인 솔루션일 것입니다. 저역 통과 필터의 대안은 공통 모드 초크입니다.
공통 모드 초크는 1차 권선과 2차 권선이 모두 작동하는 1:1 변압기입니다. 이 방법에서는 한 권선을 통과하는 전류가 다른 권선에 반대 전류를 유도합니다. 불행히도 공통 모드 초크도 무겁고 비싸며 취약합니다. 진동으로 인한 고장.
그럼에도 불구하고 권선 간의 완벽한 매칭 및 결합을 갖춘 적절한 공통 모드 초크는 차동 신호에 투명하고 공통 모드 잡음에 대해 높은 임피던스를 갖습니다. 공통 모드 초크의 한 가지 단점은 기생 정전 용량으로 인한 제한된 주파수 범위입니다. 주어진 코어 재료의 경우 , 저주파 필터링을 얻는 데 사용되는 인덕턴스가 높을수록 더 많은 회전이 필요하므로 고주파 필터링을 통과할 수 없는 기생 커패시턴스가 발생합니다.
기계적 제조 공차로 인한 권선 간의 불일치는 신호 에너지의 일부가 공통 모드 잡음으로 또는 그 반대로 변환되는 모드 전환을 유발합니다. 이러한 상황은 전자기 호환성 및 내성 문제를 일으킬 수 있습니다. 불일치는 또한 각 레그의 유효 인덕턴스를 감소시킵니다.
어쨌든 공통 모드 초크는 차동 신호(통과)가 거부되어야 하는 공통 모드 노이즈와 동일한 주파수 범위에서 작동할 때 다른 옵션에 비해 상당한 이점을 제공합니다. 공통 모드 초크를 사용하면 신호 통과 대역을 확장할 수 있습니다. 공통 모드 거부 대역으로.
모놀리식 EMI 필터 공통 모드 초크가 널리 사용되지만 모놀리식 EMI 필터도 사용할 수 있습니다. 적절하게 배치된 경우 이러한 다층 세라믹 부품은 우수한 공통 모드 잡음 제거를 제공합니다. 이 제품은 상호 인덕턴스 제거 및 차폐를 위해 하나의 패키지에 2개의 평형 션트 커패시터를 결합합니다. .이 필터는 4개의 외부 연결에 연결된 단일 장치 내에서 2개의 개별 전기 경로를 사용합니다.
혼동을 피하기 위해 모놀리식 EMI 필터는 기존의 피드스루 커패시터가 아니라는 점에 유의해야 합니다. 모양은 동일하지만(패키지 및 모양은 동일) 디자인이 매우 다르며 동일한 방식으로 연결되어 있지 않습니다. 다른 EMI와 마찬가지로 필터, 모놀리식 EMI 필터는 지정된 차단 주파수 이상의 모든 에너지를 감쇠하고 원하는 신호 에너지만 통과시키도록 선택하면서 원치 않는 노이즈는 "접지"로 전환합니다.
그러나 핵심은 매우 낮은 인덕턴스와 일치하는 임피던스입니다. 모놀리식 EMI 필터의 경우 단자는 내부적으로 장치 내의 공통 기준(차폐) 전극에 연결되고 플레이트는 기준 전극에 의해 분리됩니다. 정전기적으로 3개의 전기 노드 공통 기준 전극을 공유하는 두 개의 용량성 절반으로 형성되며 모두 단일 세라믹 본체에 포함됩니다.
커패시터의 두 반쪽 사이의 균형은 또한 압전 효과가 동일하고 반대이며 서로를 상쇄한다는 것을 의미합니다. 이 관계는 또한 온도 및 전압 변동에 영향을 미치므로 두 라인의 구성 요소가 동일하게 노화됩니다. 이러한 모놀리식 EMI에 한 가지 단점이 있다면 필터는 공통 모드 노이즈가 차동 신호와 동일한 주파수에 있으면 작동하지 않는다는 것입니다. “이 경우 공통 모드 초크가 더 나은 솔루션입니다.”라고 Cambrelin은 말했습니다.
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게시 시간: 2022년 4월 19일