Meskipun tersedak mode umum sangat populer, alternatifnya mungkin adalah filter EMI monolitik. Jika ditata dengan benar, komponen keramik multilapis ini memberikan penolakan kebisingan mode umum yang sangat baik.
Banyak faktor yang meningkatkan jumlah gangguan “kebisingan” yang dapat merusak atau mengganggu fungsi peralatan elektronik. Mobil masa kini adalah contoh utamanya. Di dalam mobil, Anda akan menemukan Wi-Fi, Bluetooth, radio satelit, sistem GPS, dan itu baru permulaan. Untuk mengelola gangguan kebisingan ini, industri biasanya menggunakan pelindung dan filter EMI untuk menghilangkan kebisingan yang tidak diinginkan. Namun beberapa solusi tradisional untuk menghilangkan EMI/RFI tidak lagi cukup.
Masalah ini menyebabkan banyak OEM menghindari penggunaan diferensial 2 kapasitor, 3 kapasitor (satu kapasitor X dan 2 kapasitor Y), filter feedthrough, tersedak mode umum, atau kombinasi dari semuanya untuk solusi yang lebih sesuai seperti filter EMI monolitik dengan penolakan kebisingan yang lebih baik dalam paket yang lebih kecil.
Ketika peralatan elektronik menerima gelombang elektromagnetik yang kuat, arus yang tidak diinginkan dapat terjadi di sirkuit dan menyebabkan pengoperasian yang tidak diinginkan – atau mengganggu pengoperasian yang dimaksudkan.
EMI/RFI bisa dalam bentuk emisi konduksi atau radiasi. Bila EMI dilakukan, berarti kebisingan merambat sepanjang konduktor listrik. EMI terradiasi terjadi ketika kebisingan merambat melalui udara dalam bentuk medan magnet atau gelombang radio.
Sekalipun energi yang diterapkan dari luar kecil, jika bercampur dengan gelombang radio yang digunakan untuk penyiaran dan komunikasi, hal ini dapat menyebabkan hilangnya penerimaan, kebisingan suara yang tidak normal, atau gangguan video. Jika energinya terlalu kuat, dapat menyebabkan merusak peralatan elektronik.
Sumbernya mencakup kebisingan alami (misalnya, pelepasan muatan listrik statis, penerangan, dan sumber lainnya) dan kebisingan buatan manusia (misalnya, kebisingan kontak, kebocoran peralatan yang menggunakan frekuensi tinggi, emisi yang tidak diinginkan, dll.). Biasanya, kebisingan EMI/RFI adalah kebisingan mode umum , jadi solusinya adalah dengan menggunakan filter EMI untuk menghilangkan frekuensi tinggi yang tidak diinginkan, baik sebagai perangkat terpisah atau tertanam di papan sirkuit.
Filter EMI Filter EMI biasanya terdiri dari komponen pasif, seperti kapasitor dan induktor, yang dihubungkan membentuk suatu rangkaian.
“Induktor memungkinkan arus DC atau frekuensi rendah melewatinya sambil memblokir arus frekuensi tinggi yang tidak diinginkan dan tidak diinginkan. Kapasitor menyediakan jalur impedansi rendah untuk mengalihkan kebisingan frekuensi tinggi dari input filter ke daya atau sambungan ground,” kata Christophe Cambrelin dari perusahaan kapasitor Johanson Dielectrics.EMI yang memproduksi Keramik Multilayer.
Metode pemfilteran mode umum tradisional mencakup filter low-pass menggunakan kapasitor yang melewatkan sinyal dengan frekuensi di bawah frekuensi cutoff yang dipilih dan melemahkan sinyal dengan frekuensi di atas frekuensi cutoff.
Titik awal yang umum adalah dengan menerapkan sepasang kapasitor dalam konfigurasi diferensial, dengan satu kapasitor di antara setiap jejak masukan diferensial dan ground. Filter kapasitif di setiap kaki mengalihkan EMI/RFI ke ground di atas frekuensi cutoff yang ditentukan. Karena konfigurasi ini melibatkan mengirimkan sinyal dengan fase berlawanan melalui dua kabel, rasio sinyal terhadap kebisingan ditingkatkan sementara kebisingan yang tidak diinginkan dikirim ke ground.
“Sayangnya, nilai kapasitansi MLCC dengan dielektrik X7R (umumnya digunakan untuk fungsi ini) dapat bervariasi secara signifikan terhadap waktu, tegangan bias, dan suhu,” kata Cambrelin.
“Jadi, meskipun dua kapasitor dipasangkan secara erat pada waktu tertentu pada suhu kamar dengan tegangan rendah, kemungkinan besar keduanya akan mendapatkan nilai yang sangat berbeda ketika waktu, tegangan, atau suhu berubah. Ketidakkonsistenan antara dua kabel Pencocokan ini akan menghasilkan respons yang tidak sama di dekat batas filter. Oleh karena itu, ia mengubah derau mode umum menjadi derau diferensial.”
Solusi lain adalah dengan menjembatani kapasitor “X” bernilai besar di antara dua kapasitor “Y”. Shunt kapasitif “X” memberikan keseimbangan mode umum yang ideal, namun juga memiliki efek samping yang tidak diinginkan dari penyaringan sinyal diferensial. Mungkin solusi yang paling umum dan alternatif untuk filter lolos rendah adalah mode tersedak umum.
Tersedak mode umum adalah transformator 1:1 dengan kedua belitan bertindak sebagai primer dan sekunder. Dalam metode ini, arus yang melalui satu belitan menginduksi arus berlawanan pada belitan lainnya. Sayangnya, tersedak mode umum juga berat, mahal, dan rentan. terhadap kegagalan yang disebabkan oleh getaran.
Meskipun demikian, tersedak mode umum yang cocok dengan pencocokan sempurna dan kopling antara belitan transparan terhadap sinyal diferensial dan memiliki impedansi tinggi terhadap kebisingan mode umum. Salah satu kelemahan dari tersedak mode umum adalah rentang frekuensi terbatas karena kapasitansi parasit. Untuk bahan inti tertentu , semakin tinggi induktansi yang digunakan untuk mendapatkan penyaringan frekuensi rendah, semakin banyak putaran yang diperlukan, sehingga mengakibatkan kapasitansi parasit tidak dapat melewati penyaringan frekuensi tinggi.
Ketidaksesuaian antar belitan karena toleransi manufaktur mekanis menyebabkan peralihan mode, di mana sebagian energi sinyal diubah menjadi kebisingan mode umum dan sebaliknya. Situasi ini dapat menyebabkan masalah kompatibilitas dan kekebalan elektromagnetik. Ketidaksesuaian juga mengurangi induktansi efektif setiap kaki.
Terlepas dari itu, tersedak mode umum memiliki keuntungan yang signifikan dibandingkan opsi lain ketika sinyal diferensial (melewati) beroperasi dalam rentang frekuensi yang sama dengan kebisingan mode umum yang harus ditolak. Dengan menggunakan tersedak mode umum, pita sandi sinyal dapat diperluas ke pita penolakan mode umum.
Filter EMI Monolitik Meskipun mode umum tersedak sangat populer, filter EMI monolitik juga dapat digunakan. Jika ditata dengan benar, komponen keramik multilapis ini memberikan penolakan kebisingan mode umum yang sangat baik. Komponen ini menggabungkan dua kapasitor shunt yang seimbang dalam satu paket untuk pembatalan dan pelindung induktansi bersama .Filter ini menggunakan dua jalur listrik terpisah dalam satu perangkat yang terhubung ke empat sambungan eksternal.
Untuk menghindari kebingungan, perlu dicatat bahwa filter EMI monolitik bukanlah kapasitor feedthrough tradisional. Meskipun terlihat sama (kemasan dan tampilan yang sama), namun desainnya sangat berbeda, dan tidak dihubungkan dengan cara yang sama. Seperti EMI lainnya filter, filter EMI monolitik melemahkan semua energi di atas frekuensi cutoff yang ditentukan dan memilih untuk melewatkan hanya energi sinyal yang diinginkan, sekaligus mengalihkan kebisingan yang tidak diinginkan ke “ground”.
Namun, kuncinya adalah induktansi dan impedansi yang sangat rendah. Untuk filter EMI monolitik, terminal dihubungkan secara internal ke elektroda referensi umum (pelindung) di dalam perangkat, dan pelat dipisahkan oleh elektroda referensi. Secara elektrostatis, tiga titik listrik dibentuk oleh dua bagian kapasitif yang berbagi elektroda referensi umum, semuanya terkandung dalam satu badan keramik.
Keseimbangan antara dua bagian kapasitor juga berarti bahwa efek piezoelektrik adalah sama dan berlawanan, sehingga saling meniadakan. Hubungan ini juga mempengaruhi variasi suhu dan voltase, sehingga komponen pada kedua saluran memiliki usia yang sama. Jika ada satu kelemahan pada EMI monolitik ini filter, namun filter tersebut tidak akan berfungsi jika noise mode umum berada pada frekuensi yang sama dengan sinyal diferensial. “Dalam hal ini, tersedak mode umum adalah solusi yang lebih baik,” kata Cambrelin.
Jelajahi edisi terbaru Design World dan edisi sebelumnya dalam format yang mudah digunakan dan berkualitas tinggi. Edit, bagikan, dan unduh hari ini dengan majalah teknik desain terkemuka.
Forum EE pemecahan masalah terbaik di dunia yang mencakup mikrokontroler, DSP, jaringan, desain analog dan digital, RF, elektronika daya, perutean PCB, dan banyak lagi
Engineering Exchange adalah komunitas jaringan pendidikan global untuk para insinyur. Hubungkan, bagikan, dan pelajari sekarang »
Hak Cipta © 2022 WTWH Media LLC.semua hak dilindungi undang-undang.Materi di situs ini tidak boleh direproduksi, didistribusikan, ditransmisikan, di-cache, atau digunakan tanpa izin tertulis sebelumnya dari Kebijakan Privasi Media WTWH |Periklanan | Tentang Kami
Waktu posting: 19 Januari 2022
