Odată cu dezvoltarea tehnologiilor digitale pentru dezvoltatorii de echipamente electronice, problema compatibilității electromagnetice a diferitelor dispozitive devine tot mai gravă. Compania Murata, despre care am discutat detaliat în edițiile anterioare ale revistei noastre, sa implicat activ în rezolvarea acestei probleme de mai bine de 10 ani.
Fig. 1. Cauzele apariției (a) și metodele de suprimare (b) interferențe electromagnetice
Mecanismul apariției interferențelor electromagnetice este foarte complex și divers. Pentru a satisface toate cerințele clienților din domeniul suprimarea EMI, compania Murata investește foarte mult în cercetarea acestei problemy.Pomimo dezvolta filtre de tehnologie de anulare a zgomotului, Murata a însușit producția comercială a unei game largi de EMI filtru sub EMIFil ® marcă înregistrată.
Scopul filtrelor EMI
Nevoia de filtre apare când sursa de interferență și dispozitivul sensibil la zgomot se află în imediata apropiere unul de celălalt. Această situație este prezentată în Fig. 1, a. Interferența este transmisă de conductori, care conectează diferite dispozitive sau unități ale unui dispozitiv, precum și induse în ele de un câmp electromagnetic extern.
Fig. 2. Principiul funcționării filtrului capacitiv
Pentru a rezolva această problemă, este posibil să se reducă nivelul de interferență emis de către transmițătorul însuși (3), pentru a crește imunitatea la zgomot a receptorului (4) sau cel mai preferabil să se aplice ambele metode (1), Fig. 1, b.
Principalele tipuri de filtre EMI
Deci, filtrele EMI sunt proiectate pentru a suprima interferențele RF (zgomotul) provenite de la o sursă de semnal sau induse în conductori sub influența unui câmp electromagnetic extern.
Fig. 3. Condensatorul clasic și circuitul său echivalent
Efectul de anulare a zgomotului este obținut prin utilizarea caracteristicilor de frecvență ale unui condensator sau inductor.
În consecință, filtrele EMI sunt împărțite în următoarele tipuri:
- utilizând proprietățile condensatoarelor;
- utilizând proprietățile bobinelor de inductanță;
- combinate.
Luați în considerare suprimarea zgomotului RF utilizând un filtru capacitiv (Figura 2). Condensatorul din acest circuit este conectat între conductorul de semnal și "pământul" al dispozitivului. Pe măsură ce crește frecvența, impedanța condensatorului scade. Dat fiind că natura zgomotului este în mare măsură de înaltă frecvență, este descărcată de condensator la sol. În astfel de filtre pot fi utilizate condensatoare convenționale, ale căror capacități pot fi "tăiate" într-un anumit interval de frecvență. Cu toate acestea, pe măsură ce crește frecvența, eficiența unor astfel de filtre scade semnificativ, ceea ce se datorează inductanței parazite a conductorilor de condensator (figura 3).
Fig. 4. Condensator cu trei conductoare și circuitul său echivalent
Filtrele EMI de la Murata utilizează condensatori de trecere prin trei căi, care sunt caracterizați printr-o influență redusă a inductanței terminalelor asupra proprietăților de filtrare ale filtrului EMI. Astfel de condensatoare pot fi utilizate pentru a suprima zgomotul la frecvențe de peste 1 GHz (Figura 4). Caracteristicile comparative ale filtrelor capacitive sunt prezentate în Fig. 5.
Fig. 5. Caracteristicile comparative ale condensatoarelor clasice și cele cu trei conductoare
Dacă se folosește un element inductiv, acesta este conectat în serie la circuitul zgomotos. Impedanța inductanței crește odată cu creșterea frecvenței, ceea ce permite slăbirea sau suprimarea interferențelor de zgomot (figura 6).
Fig. 6. Principiul funcționării filtrului inductiv
Ca și în cazul condensatoarelor, inductorii de uz general pot fi utilizați ca filtre EMI. Cu toate acestea, există un pericol de rezonanță în circuitele care conțin inductanță și distorsiune a formei semnalului util.
Inductanțe utilizate în compania Murata EMI-filtru, atunci când funcționează la frecvențe ridicate cu proprietăți apropiate de rezistență, ceea ce reduce în primul rând, probabilitatea vibrațiilor parazite, iar pe de altă parte, nu denaturează forma semnalului util (Fig. 7. R domină la frecvențe înalte).
În plus față de condensatoarele și filtrele inductive, Murata fabrică filtre combinate care combină proprietățile unui condensator și ale unui varistor. Filtrele din această serie sunt concepute pentru a suprima emisiile de înaltă tensiune și sunt utilizate în principal în circuitele de semnal de intrare ale dispozitivelor computerizate.
Fig. 7. Schema echivalenta a filtrelor inductive Murata si caracteristicile lor de frecventa (X - componenta inductiva, R - componenta activa, Z - impedanta)
În Fig. 8 prezintă caracteristicile comparative ale filtrelor EMI capacitive și inductive. Este evident că amortizarea introdusă de filtrul capacitiv este mai pronunțată comparativ cu filtrul inductiv la o anumită frecvență. Acest lucru nu este surprinzător, dacă vă amintiți filtrele capacitive ale dispozitivului Murata. Cu toate acestea, utilizarea acestor filtre necesită o împământare "corespunzătoare" a celei de-a treia ieșiri a filtrului, ceea ce duce la o anumită complicație a plăcii de circuite imprimate a dispozitivului electronic. Efectul de filtrare al filtrelor de tip inductiv nu este atât de pronunțat, totuși, utilizarea acestora nu necesită o împământare "adecvată" la locul de montare a filtrului.
Filtrele EMI variază între Murata
După cum sa menționat deja mai sus, Murata produce o gamă foarte largă de filtre EMI în diverse scopuri, capabile să satisfacă orice solicitare a clienților. Printre acestea, filtrele sunt condensatoare și tip inductiv - atât montare pe suprafață cât și montare pe suprafață. Principalele tipuri de filtre montate pe suprafață și caracteristicile lor tehnice sunt prezentate în tabelul nr. 1. În urma tendințelor la nivel mondial, filtrele Murata devin din ce în ce mai mici. În prezent, se fabrică filtrele inductive și condensatoare de montare pe suprafață cu o dimensiune de 0201.
Filtre EMI pentru circuitele de putere
Cu toate acestea, cele mai interesante din punctul de vedere al designer-dezvoltator intern sunt filtrele de putere pentru funcționarea în circuitele de curent alternativ. Nu este un secret că calitatea rețelelor electrice rusești lasă mult de dorit. Acest lucru se datorează, în primul rând, cu un număr mare de zgomot de comutare impulsuri neregulate cauzate de activarea sau dezactivarea consumatorilor de mare putere, care poate duce, de exemplu, la funcționarea defectuoasă a sistemelor informatice, și în al doilea rând, există un număr mare de lucru de convertoare de tensiune impuls (blocuri alimentarea cu energie electrică). Proiectarea incorectă a circuitelor de intrare duce la pătrunderea componentelor de înaltă frecvență (sute de kHz) de la circuitul de alimentare. Astfel de interferențe conduc la erori subtile în funcționarea sistemelor informatice, în special cele legate de colectarea datelor de la senzorii de la distanță. Filtrele Murata pot preveni pătrunderea interferenței atât la rețeaua electrică în dispozitiv, iar în direcția opusă, astfel îmbunătățind considerabil fiabilitatea.
Fig. 8 Caracteristicile comparative ale tipurilor de filtre capacitive și inductive
Luați în considerare seria principală de filtre din Murata:
- Seria FKOB. Cel mai simplu filtru EMI cu scop general pe un miez toroidal. O gamă largă de frecvențe de operare permite filtrarea în aplicații cu puțin zgomot.
- Seria PLA10. Compact, filtru EMI de înaltă performanță pentru uz general. Inducție mare pentru dimensiuni mici. Standard și înfășurare secțiune pentru suprimarea zgomotului de înaltă frecvență.
- Seria PLH10. Filtru compact EMI de înaltă eficiență pentru suprimarea zgomotului într-o gamă largă de frecvențe. Aplicație: surse de alimentare de comutare, convertoare DC / DC.
- Seria PLY10. Un filtru EMI compact, de mare eficiență, care combină un filtru de uz general și un filtru proiectat pentru a preveni zgomotul diferențial generat de funcționarea dispozitivului electronic, în special sursele de alimentare și convertoarele DC / DC utilizând forme de undă dreptunghiulare.
Principalele caracteristici tehnice ale filtrelor din această serie sunt prezentate în tabelul. 2 și în fig. 9.
Din păcate, volumul articolului nu permite plasarea informațiilor complete despre filtrele EMI ale Murata. Ne propunem să revenim la această conversație într-una din următoarele probleme ale revistei.
Fig. 9. Filtre Murata pentru circuitele de putere
Alte articole pe această temă:
Dacă observați orice inexactități în articol (desene lipsă, tabele, informații nesigure, etc.), vă rugăm să ne anunțați. Furnizați un link către pagină și o descriere a problemei.