コモン モード チョークが一般的ですが、代わりにモノリシック EMI フィルタを使用することもできます。適切に配置すると、これらの多層セラミック コンポーネントは優れたコモン モード ノイズ除去を提供します。
多くの要因が、電子機器の機能を損傷または妨害する可能性のある「ノイズ」干渉の量を増加させます。今日の自動車はその典型的な例です。自動車には、Wi-Fi、Bluetooth、衛星ラジオ、GPS システム、およびこのノイズ干渉を管理するために、業界では通常、シールドと EMI フィルタを使用して不要なノイズを除去しています。しかし、EMI/RFI を除去する従来のソリューションでは、もはや十分ではありません。
この問題により、多くの OEM は、2 コンデンサ差動、3 コンデンサ (X コンデンサ 1 つと Y コンデンサ 2 つ)、フィードスルー フィルター、コモン モード チョーク、またはこれらの組み合わせを使用して、モノリシック EMI フィルターなどのより適切なソリューションを使用することを避けています。より小さなパッケージでより優れたノイズ除去を実現します。
電子機器が強い電磁波を受信すると、不要な電流が回路に誘導され、意図しない動作を引き起こしたり、意図した動作に干渉したりする可能性があります。
EMI/RFI は、伝導性または放射性エミッションの形をとることができます。EMI が伝導性である場合、ノイズが導電体に沿って伝わることを意味します。放射 EMI は、ノイズが磁場または電波の形で空気中を伝わるときに発生します。
外部から加えられるエネルギーは小さくても、放送や通信に使われる電波に混入すると、受信不能や音の異音、映像の途切れなどの原因となります。電子機器を損傷します。
発生源には、自然ノイズ (静電放電、照明、その他の発生源など) と人工ノイズ (接触ノイズ、高周波を使用した機器の漏れ、不要な放出など) があります。通常、EMI/RFI ノイズはコモン モード ノイズです。であるため、解決策は、EMI フィルタを使用して不要な高周波を除去することです。別のデバイスとして、または回路基板に埋め込んでください。
EMI フィルタ EMI フィルタは通常、回路を形成するために接続されたコンデンサやインダクタなどの受動部品で構成されます。
「インダクタは、不要な不要な高周波電流をブロックしながら、DCまたは低周波電流を通過させます。コンデンサは、高周波ノイズをフィルタの入力から電源またはグランド接続にそらすための低インピーダンス パスを提供します。
従来のコモンモード フィルタリング方法には、選択したカットオフ周波数より低い周波数の信号を通過させ、カットオフ周波数より高い周波数の信号を減衰させるコンデンサを使用したローパス フィルタが含まれます。
一般的な出発点は、差動入力の各トレースとグランドの間に 1 つのコンデンサを使用して、差動構成でコンデンサのペアを適用することです。各レッグの容量性フィルタは、指定されたカットオフ周波数を超える EMI/RFI をグランドに迂回させます。逆位相の信号を 2 本のワイヤで送信すると、信号対雑音比が改善され、不要なノイズがグランドに送信されます。
「残念ながら、X7R 誘電体 (通常はこの機能に使用される) を使用した MLCC の静電容量値は、時間、バイアス電圧、および温度によって大きく変化する可能性があります」と Cambrelin 氏は述べています。
「そのため、2 つのコンデンサが室温で低電圧の特定の時間に厳密に一致していても、時間、電圧、または温度が変化すると、最終的に非常に異なる値になる可能性があります。この 2 本のワイヤ間のミスマッチにより、フィルタ カットオフ付近で応答が等しくなくなります。したがって、コモンモードノイズを差動ノイズに変換します。」
もう 1 つの解決策は、2 つの「Y」コンデンサ間に大きな値の「X」コンデンサをブリッジすることです。「X」容量シャントは、理想的な同相モード バランスを提供しますが、差動信号フィルタリングの望ましくない副作用もあります。おそらく最も一般的な解決策です。ローパスフィルタの代わりにコモンモードチョークがあります。
コモン モード チョークは、両方の巻線が 1 次および 2 次として機能する 1:1 トランスです。この方法では、一方の巻線を流れる電流が他方の巻線に反対の電流を誘導します。残念ながら、コモン モード チョークも重く、高価で、影響を受けやすいです。振動による故障に。
それにもかかわらず、巻線間の完全な整合と結合を備えた適切なコモン モード チョークは、差動信号に対して透過的であり、コモン モード ノイズに対して高いインピーダンスを持っています。コモン モード チョークの 1 つの欠点は、寄生容量のために周波数範囲が制限されることです。 、低周波フィルタリングを得るために使用されるインダクタンスが高いほど、より多くの巻数が必要になるため、高周波フィルタリングを通過できない寄生容量が発生します。
機械的な製造公差による巻線間のミスマッチは、信号エネルギーの一部がコモン モード ノイズに変換されるモード スイッチングを引き起こし、その逆も同様です。この状況は、電磁適合性とイミュニティの問題を引き起こす可能性があります。ミスマッチは、各脚の実効インダクタンスも減少させます。
いずれにせよ、差動信号 (パススルー) が、除去する必要があるコモン モード ノイズと同じ周波数範囲で動作する場合、コモン モード チョークは他のオプションよりも大きな利点を提供します。コモン モード チョークを使用すると、信号のパスバンドを拡張できます。コモンモード除去帯域に。
モノリシック EMI フィルタ コモン モード チョークが一般的ですが、モノリシック EMI フィルタも使用できます。適切にレイアウトすると、これらの多層セラミック コンポーネントは優れたコモン モード ノイズ除去を提供します。相互インダクタンスのキャンセルとシールドのために、2 つのバランス シャント コンデンサを 1 つのパッケージに組み合わせます。これらのフィルターは、4 つの外部接続に接続された 1 つのデバイス内で 2 つの別個の電気経路を使用します。
混乱を避けるために、モノリシック EMI フィルタは従来のフィードスルー コンデンサではないことに注意してください。これらは同じように見えますが (同じパッケージと外観)、設計が大きく異なり、同じ方法で接続されているわけではありません。他の EMI と同様にフィルター、モノリシック EMI フィルターは、指定されたカットオフ周波数を超えるすべてのエネルギーを減衰させ、不要なノイズを「グランド」に迂回させながら、必要な信号エネルギーのみを通過させるように選択します。
ただし、重要なのは非常に低いインダクタンスと整合インピーダンスです。モノリシック EMI フィルタの場合、端子はデバイス内の共通基準 (シールド) 電極に内部で接続され、プレートは基準電極によって分離されます。静電的に、3 つの電気ノード共通の参照電極を共有する 2 つの容量性半分によって形成され、すべて単一のセラミック体に含まれています。
コンデンサの 2 つの半分の間のバランスは、圧電効果が等しく反対であることも意味し、互いに打ち消し合います。この関係は温度と電圧の変動にも影響するため、両方のラインのコンポーネントが同じように劣化します。これらのモノリシック EMI に 1 つの欠点がある場合フィルタは、コモンモード ノイズが差動信号と同じ周波数にある場合には機能しません。「この場合、コモンモード チョークの方が優れたソリューションです」と Cambrelin 氏は述べています。
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投稿時間: 2022 年 4 月 19 日
