A baixa frequência vem de duas partes: modo diferencial e filtragem de modo comum.

A filtragem de modo diferencial tenta reduzir o ruído na linha de energia da linha de retorno de corrente.

Isso significa que existe ruído nessa linha de energia no casco e na linha de retorno. Portanto, o objetivo da filtragem é desviá-lo para o loop antes de sair do shell, de modo a garantir que ele retorne e não possa ser medido. Coloque um indutor na linha de alimentação para impedir que ela apague e forneça um capacitor entre a fonte de alimentação e a linha de retorno para fornecer um canal de baixa impedância com ruído. Normalmente, LISN (Line Impedance Stabilization Network) é usado em testes comerciais. A fonte de alimentação testada é conectada ao LISN através de um indutor e um capacitor, fornecendo impedância de fonte de 50 ω.

Às vezes, o ruído pode ser tão pequeno que a indutância não é necessária. O capacitor e o resistor de 50 ω formam um caminho divisor de tensão que é suficiente para transferir a maior parte do ruído. Para que este circuito funcione, a ESR do capacitor deve ser limitada. Experimente capacitores multicamadas e capacitores de plástico metalizado.

selecione valor numérico

A filtragem de modo diferencial é mostrada no seguinte circuito:

Consiste em um circuito LC de segunda ordem. De acordo com a medição, conhecemos o espectro do ruído antes da filtragem e, ao mesmo tempo, sabemos que o filtro de segunda ordem a ser projetado atenua o ruído a 40 dB/Dec. Este é o ponto de partida que determina o ponto de viragem do filtro.

Primeiro, encontre o componente do modo diferencial de frequência mais baixa. Por exemplo, 20dB a 100kHz. Então essa frequência estelar é 100kHz/ 10 ＝30kHz (devido à raiz quadrada de dois pólos).

Agora desenhe uma linha reta no topo do ruído (30kHz) com uma inclinação de 40dB/Dec. Se não houver outros pontos de pico, a frequência de ressonância do filtro é 30kHz. Para selecionar parâmetros LC. Existem muitas opções de parâmetros LC, o preço do indutor é mais caro que o do capacitor, e a escolha deve pesar o preço e a perda.

Filtragem de modo comum

O filtro de modo comum é mais fácil de projetar do que o filtro de modo diferencial, porque existem poucos tipos para escolher.
Um filtro de modo comum:Capacitância de modo comum (chamada de capacitância Y nos negócios; X é capacitância de modo diferencial) + um indutor de modo comum.

Como mostra a figura abaixo:

O capacitor de modo comum desvia a linha para o terra, enquanto o indutor de modo comum fornece a impedância balanceada - isto é, fornece a mesma impedância para a fonte e a linha de retorno e apresenta um caminho de alta impedância para o ruído de modo comum. . Para indutância de modo diferencial, é zero.

Seleção numérica

Ao contrário do elemento de seleção de modo diferencial de modo comum, o capacitor aqui é mais caro que o indutor.Existem duas razões:

1.O aterramento do capacitor deve ser capaz de suportar tensões instantâneas de 3kV e até 6kV, por isso é muito volumoso. Há também um limite de segurança estrito para o valor do fluxo de corrente, que limita o valor máximo ao qual o capacitor de modo comum pode ser aplicado, normalmente vários nanofarads.

portanto,Você escolhe a capacitância máxima permitida e aplica a mesma tecnologia determinada anteriormente. LC, use as mesmas etapas para determinar o valor da indutância. Não entre em pânico se você calcular um grande valor de estrangulamento de modo comum. As duas bobinas do indutor de modo comum fluem a mesma corrente, mas parece não haver corrente líquida. Muitas voltas sem saturação.

2.Ao calcular a indutância necessária, dois capacitores de modo comum são conectados em paralelo (o valor é duplicado) e duas bobinas de indutância de modo comum são conectadas em série.

assim sendo,Obtenha 2 vezes voltas e 4 vezes indutância. Isso oferece uma supressão de ruído extra de 8 vezes. A capacitância é igual a 9.4nF, enquanto a indutância é de 4mH e sua frequência de corte é de 26kHz.

Capacitância e limitação

Existe uma limitação de frequência correspondente da capacitância, o que limita sua aplicação na filtragem EMI. O capacitor eletrolítico possui um ESR considerável, o que significa que é considerado resistivo acima da frequência RC e não é mais um pólo.

Por exemplo, capacitância = 100 μf ESR = 100 mω, que se torna resistiva a uma frequência de 16kHz. Não é mais usado para controle EMI.

Na verdade, capacitores de cerâmica ou plástico são frequentemente usados ​​para filtragem EMI.

Eles também são limitados devido à indutância do chumbo.

O capacitor de 1 μF só é eficaz abaixo de 1 MHz.

Acima de 1 MHz, pode atingir 10 MHz com capacitor de 100nF.

Para suprimir o ruído, 1 μF, 100nF e 10nF podem ser usados ​​em paralelo.

Há também uma limitação na indutância (a resistência da bobina, embora não seja boa para perda de potência, não tem influência óbvia na supressão de ruído).

A limitação mais importante é a capacitância distribuída, que pode ser conectada em paralelo com o indutor. Acima de uma certa frequência, a reatância capacitiva é menor que a reatância indutiva e, acima desta frequência, a indutância não bloqueia mais o ruído.

Exemplo: suponha que 1mH tenha uma capacitância de 100pF. Então sua impedância indutiva para de aumentar acima de 500kHz e, na verdade, diminui. Obviamente, quanto menor for a indutância, menor será a capacitância distribuída e maior será a frequência de corte.

Dois indutores podem ser conectados em série em vez de um indutor grande, porque dois indutores são conectados em série para aumentar a indutância e seus capacitores são conectados em série para reduzir a capacitância, mas isso nunca é feito na prática.Varistor tem capacitância. Muitos projetistas precisam de um varistor para absorver a tensão transitória da rede elétrica.O varistor possui pequena capacitância e pode ser utilizado como parte da filtragem, o que apresenta ganhos inesperados.Nota: Adicione o varistor entre a fonte e a linha de retorno ao solo. O varistor também possui corrente de fuga, portanto a capacitância Y deve ser reduzida de acordo.

Dois indutores com um núcleo magnético: indutores de modo comum e modo diferencial, economizando custos e volume.Porém, o projeto deve prestar atenção a: enrolar um indutor de modo comum, por exemplo, 47 voltas de um lado, enquanto enrola o outro lado da linha de fonte em mais uma volta.Este indutor ainda é um indutor de modo comum, mas agora existe um indutor em série com uma indutância de (48 2 -47 2 )AL, que é muito maior do que a do enrolamento de uma volta em tal núcleo magnético. No entanto, o campo magnético composto no núcleo magnético não é zero, portanto você deve verificar se o núcleo magnético não deve estar saturado na corrente máxima.

A atenuação de 100dB está disponível?

Os filtros de baixa frequência usam apenas filtros bipolares, portanto não é necessário adicionar mais um capacitor, mais um indutor ou mais um indutor e capacitor para filtragem de alta ordem, porque tais filtros são difíceis de projetar;

Para projetos comerciais, a filtragem de alta ordem requer outro indutor, o que significa que a produção é difícil. Exceto em circunstâncias especiais, não há necessidade de tal filtro. A atenuação de quatro pólos é muito rápida e pode ser pior se forem necessários seis pólos.Se for calculado que um indutor precisa ser atenuado em 60~80dB na região de baixa frequência, é melhor voltar e estudar a fiação do circuito.

Método possível: aumentar a frequência de comutação para reduzir os requisitos de filtragem. Existem limitações de desempenho dos componentes e há vazamentos e interferência cruzada entre as vias no layout real da PCB.Entre a linha inferior e a linha superior, pode-se obter uma atenuação de 100dB.Um filtro comercial também pode ser adquirido, pois ele próprio faz maior atenuação.Porque os principais dispositivos comerciais prestaram atenção em evitar interferência cruzada no layout do circuito e selaram o filtro em um invólucro de metal.Claro, você pode fazer isso sozinho, mas o custo é mais alto.

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