Феномени во ЕМС распоредот и колковите за филтрирање; Мерење на тестирање; Електроникат
24.08.2018 година, 11:00 часот | Од д-р. Хајнц Зенкнер
Неповолниот распоред на колото може скоро целосно да го откаже ефектот на EMC филтрите. Филтрите помагаат само ако се правилно поставени и дизајнирани за соодветното коло. За ова, мора да се земе предвид однесувањето на фреквенцијата на компонентите на филтерот.
Првиот дел од оваа серија статии за ЕМС технологијата се однесуваше на основните механизми за спојување кои го одредуваат однесувањето на ЕМС на електронско коло. Покрај тоа, беа испитани сигналите што се случуваат: Сигналите со квадратни бранови содржат хармонични, синусоидални хармоници, амплитудата и опсегот на фреквенција зависи од времетраењето на периодот и времето на пораст на сигналот.
Во пракса, во повеќето случаи Спојување помеѓу кола пропорционално на фреквенцијата. Во зависност од параметрите на системот, како што се куќиштето, заштитноста на кабелот и сложеноста на колото, ќе биде потребно да се интегрираат филтрите на компонентите и куќните интерфејси кои го подобруваат „ЕМС однесувањето“ на колото.
Справување со EMC филтрите во секојдневната пракса
Како ќе филтер изградена? Практично искуство на авторот е дека при изборот на модулите за филтрирање, во повеќето случаи зависи од тоа што е практично и лесно достапно: „Па, феритот има 100 Ω на 100 MHz, тоа треба да биде доволно“. Тогаш филтерот треба да биде во еден агол на плочката за струјно коло, затоа што едвај останува простор, така што тој е „на него“. За жал, во повеќето случаи, овој пристап нема да го даде посакуваниот ефект.
Во Слика 1 се двајца типични случаи од пракса прикажано. Лево, двигателот на интерфејсот се напојува во сигнал преку диригентската патека А и периферната врска А, со која се контролира периферен уред (потрошувач). За целите на ЕМС, кондензатор (обично 150 pF) беше интегриран во сигналната линија на интерфејсот со цел да се намалат пречките на компонентите содржани во корисниот сигнал. Излезе дека соседната диригентска трака Б, што доведува до линија за поврзување Б, парови во сигналите за мешање на линијата А. Тие се емитуваат преку линискиот кабел поврзан со периферната врска Б, што доведува до надминување на граничните вредности.
Сл. 1: Типични »мерки на филтрирање« во пракса со сомнителна функција.
Десната страна на Слика 1 покажува како, како дополнителна мерка, а гас или СМД ферит (тип. 400 Ω на 100 MHz) се вметнува во аудио линијата (линија) со цел да се намалат пречките на диригентската патека Б.
Резултат: Дури и ако капацитетот на кондензаторот во линијата А и импедансата на феритот во линијата Б се значително зголемени, зраченото мешање од линијата Б е само малку намалено! Зошто е тоа и какви можности за подобрување има?
Што е „ЕМС-филтер“?
Електронски филтер е коло кое несакани компоненти на фреквенцијата треба да се отстрани од сигналот. Филтерот не смее или само малку ги нарушува посакуваните компоненти на сигналот (слика 2) Структурата во примерите на Слика 1 не ја исполнува оваа функција. Несаканите компоненти на фреквенцијата не се ефикасно задржани од компонентите на кондензаторот и индуктивноста.
Филтер е а разделувач на напон зависен од фреквенцијата. Во ЕМС, филтрите со низок премин се користат скоро исклучиво. Неговата основна структура е во слика 3 прикажано. Барем една од импедансите Z1 и Z2 мора да биде компонента зависна од фреквенцијата. Можните комбинации на индуктивност, кондензатор и отпорник за филтер се наведени во табелата на слика 3.
Што е EMC филтер, слики од 2 до 6
Назад на сликата 1. На левата слика има кондензатор на крајот од патеката на спроводникот, што треба да ја пренасочи струјата на пречки на земјата (GND) на системот. Тој исто така ја исполнува оваа задача во примерот. Сепак, Интерферентна струја во системот, претставено со коло означено со црвена боја, со зголемен капацитет или намалување на реактансата на кондензаторот уште поголема. Соодветно на тоа, струјата на мешање во патеката Б, која е поврзана помеѓу патеката А и патеката Б преку индуктивната спојка, исто така, се зголемува. Во колото недостасува втора компонента, над кои интерференциската енергија може да падне во форма на поделба на напон.
Во десниот дел од Сл. 1, индуктивноста или SMD феритот се навлегува во линијата што подлежи на сигнали за пречки. А. долга периферна линија, како линискиот кабел, тој се однесува како антена со Е-поле во однос на високите фреквенции. Во зависност од должината на кабелот и фреквенцијата на пречки, тој има голема импеданса на точката на поврзување. Во овој случај, ова е мрежниот периферен приклучок.
Во Слика 4 се разјаснуваат врските за спојување. Колото со изворот на пречки се состои од проводник, кондензатор C и повратна патека (заземјен авион или проводник). Сино обележаната патека на спроводникот на изворот на пречки индуктивно ја спарува струјата на пречки IStör_B во колото Б, која се состои од проводник на патот помеѓу аудио модулот или неговиот паразитски излезен капацитет Cp, индуктивноста и на крајот кабелот за исплата. Самиот кабел зрачи со интерферентна енергија и со тоа го затвора колото наспроти потенцијалот на земјата. Спојката помеѓу двете патеки на проводникот во суштина зависи од растојанието помеѓу проводничките патеки и должината на двете проводнички траки.
Слика 5 ги илустрира односите на импедансата на двете кола: Коло со пречки (Слика 5, лево) ефективно се појавува само преку имплементација на кондензаторот C на филтерот, чија реактанса се намалува со зголемување на капацитетот и зголемување на фреквенцијата на пречки. Понатаму, во колото Б, аудио колото, патеката на проводникот за спојување е "заземјена" на земја преку излезната импеданса на аудио драјверот. И тука, со зголемување на фреквенцијата на пречки, капацитивниот капацитет на основната точка на периферниот кабел, односно антената, ќе има помала реактанса и со тоа ќе го подобри односот на зрачење на антената. Во десниот дел на Слика 5, двете патеки на проводникот се прикажани како еквивалентен дијаграм на колото во форма на две споени намотки, т.е. како трансформатори. L е задавица за сузбивање на пречки што е во серија со импедансата на антената ZKabel.
Во Слика 6 илустрирани се импедансите на аудио колото со индуктивноста L. Почнувајќи од изворот на пречки (L2 на слика 5), индуктивноста L со неговата зависна фреквенција реактанса XL и импедансата на антената ZKabel се во колото. На Односи на големината на XL и ZKabel сега одлучете колку е ефикасно спроведувањето на индукторот Л. Ефектот за намалување на мешањето станува сè помал, толку е поголема основната импеданса на антената во однос на импедансата на задавицата.
Понатамошни зависности се фреквенцијата на пречки, должината на кабелот или позицијата на кабелот во просторијата. Со други зборови: во крајна линија, намалувањето на пречките е јачина на полето на радио-пречки не точно пресметливо. Сепак, типично е во опсег од 1 - 4 dB.
Како да го направиме тоа правилно?
Во Сл. 7 е за секое коло е целосно ниско поминување наменети. Во изворното коло со проводничката патека А, струјата на мешање IStör_A ќе се намали со зголемување на фреквенцијата на струјата; падот на напонот на пречки преку задушувањето ќе се зголеми како резултат на зголемената импеданса на задавицата L2. Така што интерферентниот напон на пристаништето А е мал, кондензаторот на филтерот C2 со својата мала импеданса при висока фреквенција ги краток спој на портата - работи разделувачот на напон зависен од фреквенцијата.
Слика 7: Коло со извор на пречки и коло со мијалник со мешавини со филтри LC (Велика Британија оди на земја)
во Колото за мијалник нешто слично се случува. Интерферентната струја поврзана преку патеката Б ќе се намали со зголемување на фреквенцијата поради реактансата на задавицата L1 и пречкиниот напон на портата Б, т.е. поврзувањето на периферниот кабел, ќе се намали. Ефектот е засилен со кондензаторот, бидејќи неговата импеданса се намалува со зголемување на фреквенцијата. Амплитудата на интерферентниот напон на пристаништето Б зависи од односот на поделба на реактансите XL1 до XC1 и има тенденција кон 0 за високи фреквенции (> 100 MHz), под услов да се идеални односите на масата.
Околу Филтер од втор ред За да се изгради HF-технички ефикасен според Сл. 7, потребни се некои барања. Од една страна, компонентите мора да бидат дизајнирани за потребниот опсег на фреквенција и, од друга страна, истото мора да важи за изгледот и концептот за маса на филтерот.