2024/9/11 10:23:07
Вид:
Низкочастотный шум в основном возникает из двух типов фильтров: фильтры дифференциального и общего режимов. Цель фильтрации в дифференциальном режиме заключается в снижении шума, вызванного током, возвращающимся по контуру питания. Конденсатор вводится между источником питания и землей для создания низкоимпедансного пути, который позволяет шуму возвращаться по этому пути, не влияя на результаты измерений. Одновременно катушка индуктивности размещается на линии питания, чтобы предотвратить выход шума из устройства. В коммерческих испытаниях обычно используется LISN (сеть стабилизации импеданса линии), которая подключается к LISN через катушки и конденсаторы для обеспечения импеданса источника 50Ω.
В некоторых случаях шум может быть настолько слабым, что его можно отклонить с помощью делителя напряжения, состоящего из конденсатора и 50Ω резистора, чтобы передать большую часть шума. Убедитесь, что ESR конденсатора подходит, выбирая многослойные конденсаторы или металлизированные пластиковые конденсаторы.
Для фильтрации дифференциального режима используется LC-цепь второго порядка. Характеристики шума определяются на основе спектра шума до фильтрации, и разработанный фильтр второго порядка должен ослаблять шум с наклоном 40 дБ/декада на определенной частоте. Например, если шум в дифференциальном режиме составляет 20 дБ на частоте 100 кГц, частота среза фильтра может быть установлена на уровне 30 кГц. Параметры LC выбираются путем проведения линии с наклоном 40 дБ/декада.
Проектирование фильтров общего режима проще, чем фильтров дифференциального режима, и требует меньше компонентов, в основном конденсаторов общего режима и катушек индуктивности общего режима. Конденсаторы общего режима (Y-конденсаторы) направляют шум с линии питания на землю, в то время как катушки индуктивности общего режима обеспечивают сбалансированную импеданцию, создавая высокоимпедансный путь для шума общего режима без влияния на токи дифференциального режима. При выборе значений учитывайте как стоимость, так и требования к проектированию конденсаторов и катушек.
Конденсаторы имеют ограничения по частотной характеристике на высоких частотах, особенно электролитические конденсаторы, у которых эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) увеличивается с увеличением частоты, из-за чего они ведут себя как резисторы на высоких частотах. В целом, для фильтрации EMI лучше подходят керамические или пластиковые конденсаторы. С другой стороны, индуктивности также имеют ограничения по характеристикам на высоких частотах, поскольку их паразитная емкость может соединяться параллельно с индуктивностью, из-за чего индуктивность перестает эффективно подавлять шум на определенных частотах. Две индуктивности могут быть соединены последовательно для увеличения индуктивности и снижения паразитной емкости.
Варисторы также могут быть частью фильтра, их обычно используют для поглощения переходных напряжений на линиях питания. Поскольку варисторы имеют небольшую емкость, учитывайте влияние их утечек на производительность схемы при их использовании.
Иногда сочетание фильтров общего и дифференциального режимов может снизить затраты, например, за счет использования одного сердечника для выполнения обеих функций. Однако при проектировании необходимо учитывать ток и насыщение сердечника. Изменяя количество витков обмотки индуктора, можно добиться большей индуктивности без увеличения затрат и размера. В коммерческих проектах не рекомендуется использовать слишком сложные многоступенчатые фильтры высокого порядка из-за сложности и проблем в производстве.
При необходимости высокого ослабления в низкочастотном диапазоне, например, 60–80 дБ, рекомендуется пересмотреть компоновку схемы, так как утечки и перекрестные помехи при разводке печатной платы могут повлиять на производительность фильтрации. Коммерческие фильтры обычно заключены в металлические корпуса, чтобы предотвратить взаимное влияние между цепями, что также объясняет, почему они могут достигать более высокого уровня ослабления. Вы можете использовать аналогичные методы для повышения производительности, но это может быть дорого.