Les condensateurs de filtrage, les inductances de mode commun et les billes magnétiques sont des éléments courants dans les circuits de conception CEM et constituent également trois outils puissants pour éliminer les interférences électromagnétiques.
Pour le rôle de ces trois dans le circuit, je crois que de nombreux ingénieurs ne comprennent pas, l'article de la conception d'une analyse détaillée du principe d'élimination des trois CEM les plus pointus.
1. Condensateur de filtre
Bien que la résonance du condensateur soit indésirable du point de vue du filtrage du bruit haute fréquence, la résonance du condensateur n'est pas toujours nocive.
Lorsque la fréquence du bruit à filtrer est déterminée, la capacité du condensateur peut être ajustée de manière à ce que le point de résonance tombe juste sur la fréquence perturbatrice.
En ingénierie pratique, la fréquence du bruit électromagnétique à filtrer atteint souvent des centaines de MHz, voire plus de 1 GHz.Pour un tel bruit électromagnétique à haute fréquence, il est nécessaire d’utiliser un condensateur traversant pour le filtrer efficacement.
La raison pour laquelle les condensateurs ordinaires ne peuvent pas filtrer efficacement le bruit haute fréquence est due à deux raisons :
(1) L'une des raisons est que l'inductance du fil du condensateur provoque une résonance du condensateur, qui présente une grande impédance au signal haute fréquence et affaiblit l'effet de dérivation du signal haute fréquence ;
(2) Une autre raison est que la capacité parasite entre les fils couplant le signal haute fréquence réduit l'effet de filtrage.
La raison pour laquelle le condensateur traversant peut filtrer efficacement le bruit haute fréquence est que le condensateur traversant non seulement n'a pas le problème que l'inductance du plomb provoque une fréquence de résonance du condensateur trop basse.
Et le condensateur traversant peut être directement installé sur le panneau métallique, en utilisant le panneau métallique pour jouer le rôle d'isolation haute fréquence.Cependant, lors de l'utilisation du condensateur traversant, le problème auquel il faut prêter attention est le problème d'installation.
La plus grande faiblesse du condensateur traversant est la crainte d'une température élevée et d'un impact thermique, ce qui entraîne de grandes difficultés lors du soudage du condensateur traversant au panneau métallique.
De nombreux condensateurs sont endommagés lors du soudage.Surtout lorsqu'un grand nombre de condensateurs centraux doivent être installés sur le panneau, tant qu'il y a un dommage, il est difficile à réparer, car lorsque le condensateur endommagé est retiré, cela endommagera les autres condensateurs à proximité.
2. Inductance de mode commun
Étant donné que les problèmes auxquels la CEM est confrontée sont principalement des interférences de mode commun, les inductances de mode commun sont également l'un de nos composants puissants couramment utilisés.
L'inductance de mode commun est un dispositif de suppression d'interférences de mode commun avec de la ferrite comme noyau, qui se compose de deux bobines de même taille et du même nombre de tours enroulées symétriquement sur le même noyau magnétique d'anneau de ferrite pour former un dispositif à quatre bornes, qui a un grand effet de suppression d'inductance pour le signal en mode commun et une petite inductance de fuite pour le signal en mode différentiel.
Le principe est que lorsque le courant de mode commun circule, les flux magnétiques dans l'anneau magnétique se superposent, ayant ainsi une inductance considérable, qui inhibe le courant de mode commun, et lorsque les deux bobines traversent le courant de mode différentiel, le flux magnétique dans l'anneau magnétique s'annulent et il n'y a presque pas d'inductance, donc le courant en mode différentiel peut passer sans atténuation.
Par conséquent, l'inductance de mode commun peut supprimer efficacement le signal d'interférence de mode commun dans la ligne équilibrée, mais n'a aucun effet sur la transmission normale du signal de mode différentiel.
Les inducteurs de mode commun doivent répondre aux exigences suivantes lors de leur fabrication :
(1) Les fils enroulés sur le noyau de la bobine doivent être isolés pour garantir qu'il n'y a pas de court-circuit entre les spires de la bobine sous l'action d'une surtension instantanée ;
(2) Lorsque la bobine traverse un courant instantané important, le noyau magnétique ne doit pas être saturé ;
(3) Le noyau magnétique de la bobine doit être isolé de la bobine pour éviter toute rupture entre les deux sous l'action d'une surtension instantanée ;
(4) La bobine doit être enroulée en une seule couche autant que possible, afin de réduire la capacité parasite de la bobine et d'améliorer la capacité de la bobine à transmettre une surtension transitoire.
Dans des circonstances normales, tout en prêtant attention à la sélection de la bande de fréquence requise pour filtrer, plus l'impédance de mode commun est grande, mieux c'est, nous devons donc examiner les données de l'appareil lors de la sélection de l'inductance de mode commun, principalement en fonction du courbe de fréquence d'impédance.
De plus, lors de la sélection, faites attention à l'impact de l'impédance du mode différentiel sur le signal, en vous concentrant principalement sur l'impédance du mode différentiel, en accordant une attention particulière aux ports à grande vitesse.
3.Perle magnétique
Dans le processus de conception EMC du circuit numérique du produit, nous utilisons souvent des perles magnétiques, le matériau de ferrite est un alliage fer-magnésium ou un alliage fer-nickel, ce matériau a une perméabilité magnétique élevée, il peut être l'inducteur entre l'enroulement de la bobine en cas de haute Fréquence et capacité générée par haute résistance minimum.
Les matériaux ferrites sont généralement utilisés à hautes fréquences, car à basses fréquences, leurs principales caractéristiques d'inductance rendent la perte sur la ligne très faible.Aux hautes fréquences, il s’agit principalement de rapports caractéristiques de réactance et changent avec la fréquence.Dans des applications pratiques, les matériaux ferrites sont utilisés comme atténuateurs haute fréquence pour les circuits radiofréquence.
En fait, la ferrite est mieux équivalente au parallèle de résistance et d'inductance, la résistance est court-circuitée par l'inducteur à basse fréquence et l'impédance de l'inducteur devient assez élevée à haute fréquence, de sorte que tout le courant traverse la résistance.
La ferrite est un appareil consommateur sur lequel l'énergie haute fréquence est convertie en énergie thermique, déterminée par ses caractéristiques de résistance électrique.Les billes magnétiques en ferrite ont de meilleures caractéristiques de filtrage haute fréquence que les inducteurs ordinaires.
La ferrite est résistive aux hautes fréquences, équivalente à une inductance avec un facteur de qualité très faible, elle peut donc maintenir une impédance élevée sur une large plage de fréquences, améliorant ainsi l'efficacité du filtrage haute fréquence.
Dans la bande des basses fréquences, l'impédance est composée d'une inductance.À basse fréquence, R est très petit et la perméabilité magnétique du noyau est élevée, donc l'inductance est grande.L joue un rôle majeur et les interférences électromagnétiques sont supprimées par réflexion.Et à ce moment, la perte du noyau magnétique est faible, l'ensemble du dispositif est une faible perte, des caractéristiques Q élevées de l'inducteur, cet inducteur est facile à provoquer une résonance, donc dans la bande basse fréquence, il peut parfois y avoir une interférence accrue après l'utilisation de billes magnétiques en ferrite.
Dans la bande des hautes fréquences, l’impédance est composée de composants de résistance.À mesure que la fréquence augmente, la perméabilité du noyau magnétique diminue, ce qui entraîne une diminution de l'inductance de l'inducteur et une diminution de la composante de réactance inductive.
Cependant, à ce moment-là, la perte du noyau magnétique augmente, la composante de résistance augmente, entraînant une augmentation de l'impédance totale, et lorsque le signal haute fréquence traverse la ferrite, les interférences électromagnétiques sont absorbées et converties sous la forme de dissipation thermique.
Les composants de suppression de ferrite sont largement utilisés dans les cartes de circuits imprimés, les lignes électriques et les lignes de données.Par exemple, un élément de suppression de ferrite est ajouté à l'extrémité d'entrée du cordon d'alimentation de la carte imprimée pour filtrer les interférences haute fréquence.
L'anneau magnétique en ferrite ou la perle magnétique est spécialement utilisé pour supprimer les interférences haute fréquence et les interférences maximales sur les lignes de signal et les lignes électriques, et il a également la capacité d'absorber les interférences d'impulsions de décharge électrostatique.L'utilisation de billes magnétiques à puce ou d'inducteurs à puce dépend principalement de l'application pratique.
Les inducteurs à puce sont utilisés dans les circuits résonants.Lorsque le bruit EMI inutile doit être éliminé, l’utilisation de billes magnétiques à puce est le meilleur choix.
Application de billes magnétiques à puce et d'inducteurs à puce
Inducteurs à puce :Communications radiofréquences (RF) et sans fil, équipements informatiques, détecteurs de radar, électronique automobile, téléphones portables, téléavertisseurs, équipements audio, assistants numériques personnels (PDA), systèmes de télécommande sans fil et modules d'alimentation basse tension.
Perles magnétiques à puce :Circuits générateurs d'horloge, filtrage entre circuits analogiques et numériques, connecteurs internes d'entrée/sortie d'E/S (tels que ports série, ports parallèles, claviers, souris, télécommunications longue distance, réseaux locaux), circuits RF et dispositifs logiques susceptibles de interférences, filtrage des interférences conduites haute fréquence dans les circuits d'alimentation, les ordinateurs, les imprimantes, les enregistreurs vidéo (VCRS), suppression du bruit EMI dans les systèmes de télévision et les téléphones portables.
L'unité de la perle magnétique est l'ohm, car l'unité de la perle magnétique est nominale en fonction de l'impédance qu'elle produit à une certaine fréquence, et l'unité d'impédance est également l'ohm.
La FICHE TECHNIQUE de la perle magnétique fournira généralement les caractéristiques de fréquence et d'impédance de la courbe, généralement 100 MHz comme standard, par exemple lorsque la fréquence de 100 MHz lorsque l'impédance de la perle magnétique est équivalente à 1000 ohms.
Pour la bande de fréquence que nous voulons filtrer, nous devons choisir plus l'impédance de la perle magnétique est grande, mieux c'est, choisissez généralement une impédance de 600 ohms ou plus.
De plus, lors de la sélection des billes magnétiques, il est nécessaire de faire attention au flux des billes magnétiques, qui doit généralement être réduit de 80 %, et l'influence de l'impédance CC sur la chute de tension doit être prise en compte lorsqu'elle est utilisée dans des circuits de puissance.
Heure de publication : 24 juillet 2023