Die Niederfrequenz besteht aus zwei Teilen: Differenzmodus- und Gleichtaktfilterung.

Durch die Differenzialmodusfilterung wird versucht, das Rauschen auf der Stromleitung der Stromrückleitung zu reduzieren.

Dies bedeutet, dass auf dieser Stromleitung im Gehäuse und in der Rückleitung Störungen auftreten. Daher besteht der Zweck der Filterung darin, es in die Schleife zu leiten, bevor es die Hülle verlässt, um sicherzustellen, dass es zurückkehrt und nicht gemessen werden kann. Platzieren Sie eine Induktivität auf der Stromleitung, um ein Ausgehen zu verhindern, und stellen Sie einen Kondensator zwischen der Stromversorgung und der Rückleitung bereit, um einen Kanal mit niedriger Impedanz und Rauschen bereitzustellen. Normalerweise wird LISN (Line Impedance Stabilization Network) bei kommerziellen Tests verwendet. Das getestete Netzteil ist über eine Induktivität und einen Kondensator mit LISN verbunden und bietet eine Quellenimpedanz von 50 ω.

Manchmal ist das Rauschen so gering, dass keine Induktivität erforderlich ist. Kondensator und 50-ω-Widerstand bilden einen Spannungsteilerpfad, der ausreicht, um den größten Teil des Rauschens zu übertragen. Damit diese Schaltung funktioniert, muss der ESR des Kondensators begrenzt werden. Versuchen Sie es mit Mehrschichtkondensatoren und metallisierten Kunststoffkondensatoren.

numerischen Wert auswählen

Die Differenzmodusfilterung wird in der folgenden Schaltung dargestellt:

Es besteht aus einem LC-Kreis zweiter Ordnung. Aufgrund der Messung kennen wir das Rauschspektrum vor der Filterung und wissen gleichzeitig, dass der zu entwerfende Filter zweiter Ordnung das Rauschen um 40 dB/Dez dämpft. Dies ist der Ausgangspunkt, der den Wendepunkt des Filters bestimmt.

Suchen Sie zunächst die Differenzmoduskomponente mit der niedrigsten Frequenz. ZB 20dB bei 100kHz. Dann beträgt diese Sternfrequenz 100 kHz/10 ＝30 kHz (aufgrund der Quadratwurzel zweier Pole).

Zeichnen Sie nun eine gerade Linie am oberen Rand des Rauschens (30 kHz) mit einer Steigung von 40 dB/Dez Wenn es keine anderen Spitzenpunkte gibt, beträgt die Resonanzfrequenz des Filters 30 kHz. Zur Auswahl von LC-Parametern. Es gibt viele Möglichkeiten für LC-Parameter, der Preis des Induktors ist teurer als der des Kondensators, und die Wahl sollte den Preis und den Verlust abwägen.

Gleichtaktfilterung

Gleichtaktfilter sind einfacher zu entwerfen als Differenzialmodusfilter, da nur wenige Typen zur Auswahl stehen.
Ein Gleichtaktfilter:Gleichtaktkapazität (in der Wirtschaft Y-Kapazität genannt); X ist die Differenzmoduskapazität + eine Gleichtaktdrossel.

Wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

Der Gleichtaktkondensator verbindet die Leitung mit der Erde, während die Gleichtaktdrossel für die symmetrische Impedanz sorgt, d. h. sie sorgt für die gleiche Impedanz für die Quelle und die Rückleitung und stellt einen hochohmigen Pfad für das Gleichtaktrauschen dar . Für die Gegentaktinduktivität ist sie Null.

Numerische Auswahl

Im Gegensatz zum Gleichtakt-Gegentakt-Auswahlelement ist der Kondensator hier teurer als die Induktivität.Es gibt zwei Gründe:

1.Die Erdung des Kondensators muss einer momentanen Spannung von 3 kV und sogar 6 kV standhalten können, daher ist er sehr sperrig. Es gibt auch eine strenge Sicherheitsgrenze für den Wert des fließenden Stroms, der den maximalen Wert begrenzt, auf den der Gleichtaktkondensator angewendet werden kann, typischerweise mehrere Nanofarad.

daher,Sie wählen die maximal zulässige Kapazität und wenden dieselbe Technologie an, die zuvor festgelegt wurde. LC, verwenden Sie die gleichen Schritte, um den Induktivitätswert zu bestimmen. Keine Panik, wenn Sie einen großen Gleichtaktdrosselwert berechnen. Durch die beiden Spulen der Gleichtaktdrossel fließt der gleiche Strom, es scheint jedoch kein Nettostrom vorhanden zu sein. Viele Umdrehungen ohne Sättigung.

2.Bei der Berechnung der erforderlichen Induktivität werden zwei Gleichtaktkondensatoren parallel geschaltet (der Wert wird verdoppelt) und zwei Spulen einer Gleichtaktdrossel in Reihe geschaltet.

deswegen,Erhalten Sie 2-fache Windungen und 4-fache Induktivität. Dadurch erhalten Sie eine zusätzliche 8-fache Geräuschunterdrückung. Die Kapazität beträgt 9.4 nF, die Induktivität 4 mH und die Grenzfrequenz 26 kHz.

Kapazität und Begrenzung

Es gibt eine entsprechende Frequenzbegrenzung der Kapazität, die ihre Anwendung bei der EMI-Filterung einschränkt. Der Elektrolytkondensator hat einen beträchtlichen ESR, was bedeutet, dass er oberhalb der RC-Frequenz als ohmsch gilt und kein Pol mehr ist.

Beispielsweise ist die Kapazität = 100 μ f ESR = 100 mω, die bei einer Frequenz von 16 kHz ohmsch wird. Es wird nicht mehr zur EMI-Kontrolle verwendet.

Tatsächlich werden zur EMI-Filterung häufig Keramik- oder Kunststoffkondensatoren verwendet.

Sie sind auch aufgrund der Zuleitungsinduktivität begrenzt.

Der 1 μF-Kondensator ist nur unterhalb von 1 MHz wirksam.

Über 1 MHz kann er mit einem 10-nF-Kondensator 100 MHz erreichen.

Zur Rauschunterdrückung können 1 μF, 100 nF und 10 nF parallel verwendet werden.

Es gibt auch eine Beschränkung der Induktivität (ihr Spulenwiderstand ist zwar nicht gut für den Leistungsverlust, hat aber keinen offensichtlichen Einfluss auf die Rauschunterdrückung).

Die wichtigste Einschränkung ist die verteilte Kapazität, die parallel zur Induktivität geschaltet werden kann. Ab einer bestimmten Frequenz ist die kapazitive Reaktanz niedriger als die induktive Reaktanz, und oberhalb dieser Frequenz blockiert die Induktivität das Rauschen nicht mehr.

Beispiel: Angenommen, 1 mH hat eine Kapazität von 100 pF. Dann steigt seine induktive Impedanz oberhalb von etwa 500 kHz nicht mehr an, sondern nimmt tatsächlich ab. Je kleiner die Induktivität, desto kleiner ist natürlich die verteilte Kapazität und desto höher ist die Grenzfrequenz.

Anstelle einer großen Induktivität können zwei Induktivitäten in Reihe geschaltet werden, da zwei Induktivitäten in Reihe geschaltet werden, um die Induktivität zu erhöhen, und ihre Kondensatoren in Reihe geschaltet werden, um die Kapazität zu verringern. Dies wird jedoch in der Praxis nie durchgeführt.Varistor hat Kapazität. Viele Konstrukteure benötigen einen Varistor, um die Übergangsspannung des Stromnetzes zu absorbieren.Der Varistor hat eine kleine Kapazität und kann als Teil der Filterung verwendet werden, was zu unerwarteten Vorteilen führt.Hinweis: Fügen Sie den Varistor zwischen der Quelle und der Rückleitung zur Erde hinzu. Da der Varistor auch einen Leckstrom aufweist, sollte die Y-Kapazität entsprechend reduziert werden.

Zwei Induktivitäten mit einem Magnetkern: Gleichtakt- und Gegentaktinduktivitäten, wodurch Kosten und Volumen gespart werden.Bei der Konstruktion sollte jedoch darauf geachtet werden: Wickeln Sie eine Gleichtaktdrossel beispielsweise um 47 Windungen auf einer Seite, während Sie die andere Seite der Quellleitung um eine weitere Windung wickeln.Dieser Induktor ist immer noch eine Gleichtaktdrossel, aber jetzt gibt es einen Serieninduktor mit einer Induktivität von (48 2 -47 2 )AL, was viel größer ist als die Induktivität einer Windung auf einem solchen Magnetkern. Da das zusammengesetzte Magnetfeld im Magnetkern jedoch nicht Null ist, sollten Sie sicherstellen, dass der Magnetkern bei maximalem Strom nicht in die Sättigung geht.

Ist eine Dämpfung von 100 dB verfügbar?

Niederfrequenzfilter verwenden nur zweipolige Filter, daher ist es nicht erforderlich, einen weiteren Kondensator, einen weiteren Induktor oder einen weiteren Induktor und Kondensator für die Filterung höherer Ordnung hinzuzufügen, da solche Filter schwierig zu entwerfen sind;

Für ein kommerzielles Design erfordert die Filterung höherer Ordnung einen weiteren Induktor, was bedeutet, dass die Produktion schwierig ist. Außer unter besonderen Umständen ist ein solcher Filter nicht erforderlich. Die vierpolige Dämpfung ist sehr schnell und kann noch schlimmer sein, wenn sechs Pole benötigt werden.Wenn berechnet wird, dass eine Induktivität im Niederfrequenzbereich um 60 bis 80 dB gedämpft werden muss, ist es am besten, noch einmal die Schaltungsverdrahtung zu untersuchen.

Mögliche Methode: Erhöhen Sie die Schaltfrequenz, um den Filteraufwand zu reduzieren. Es gibt Leistungseinschränkungen von Komponenten und es kommt zu Leckagen und Querinterferenzen zwischen Durchkontaktierungen im tatsächlichen PCB-Layout.Zwischen der unteren und der oberen Linie kann eine Dämpfung von 100 dB erzielt werden.Es kann auch ein handelsüblicher Filter gekauft werden, da dieser selbst eine größere Dämpfung bewirkt.Denn große kommerzielle Geräte haben darauf geachtet, Querinterferenzen bei der Schaltungsanordnung zu vermeiden und den Filter in einem Metallgehäuse versiegelt.Natürlich können Sie es auch selbst machen, aber die Kosten sind höher.

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