КакТороидальный задумчивый заводи дизайнер схемы. Вы должны иметь дело со многими типами шума: внутренний шум, внешний шум, радиочастотный шум, частотный шум линии и так далее. Независимо от его типа или источника, шум может быть ограничивающим фактором в производительности системы и должен быть рассмотрен и минимизировать. Проблема с шумоподавлением обычно сводится к следующему: «Сколько усилий и стоимости требуется?
Даже повсеместный источник питания переключенного режима (SMPS) имеет проблемы с шумом. Из -за своей эффективности и небольшого размера эта архитектура широко используется в приложениях, включая светодиодные драйверы и электронные балласты. К сожалению, единицы SMPS также подвергаются шуму дифференциального режима (DM) и шуму общего режима (CM), которые должны быть подавлены как по производительности, так и по регулирующим причинам.
Понять механизмы и решения шума
Дифференциальный режим и общий шум режима имеют разные причины и, следовательно, разные решения. Дифференциальный режим шум - это шум, который проводится на линии и нейтраль в противоположных направлениях (рис. 1, справа). В основном фильтре DM используется дроссельный дроссель с одним путем, вставленным в путь линии, наряду с конденсатором от линии до нейтрального, тем самым блокируя шум от распространения через систему.
Дифференциальный шум возникает из-за колебаний напряжения между линией электроэнергии и нейтральной линией, проявляясь как токи, текущие в противоположных направлениях на двух линиях (например, во время переключения переходных переходных средств в расходных материалах по переключению). Шум общего мода, с другой стороны, генерируется с помощью паразитной емкости связи или электромагнитным помехи между линиями и заземлением, с токами, текущими в одном направлении обеих линий (например, токи утечки до заземления от высокочастотных переключающих устройств). Их спектральные распределения различаются: шум дифференциального режима концентрируется в основном в низкочастотном диапазоне (например, частоты переключения и их гармоники), в то время как шум общего мода обычно происходит в высокочастотном диапазоне (например, уровни МГц).
Ограничения традиционных решений подавления
Сложность дискретных фильтров: традиционные методы требуют отдельных конструкций для индукторов дифференциального режима (односложнение) и индукторов общего режима (двойное включение) в сочетании с x-капациторами (по разным конденсаторам) и Y-capacators (конденсаторы линии к земле) для формирования сети фильтров LC. Это не только занимает площадь ПХБ, но и увеличивает затраты и риски надежности из -за большого количества компонентов.
Проблемы с основной связи: в дискретных конструкциях магнитный поток индуктора дифференциального режима может мешать индуктору общего режима, особенно в компактных макетах, что приводит к снижению производительности фильтра.
Интегрированная структура проектирования и принцип работы двойных функций
Двухфункционные дроссельные удушители используют технологию обмена ядрами, проектируя два набора обмоток на одном и том же магнитном ядре: один для индуктора дифференциального режима (односложенный), а другой для индуктора общего режима (двойной подключение). Оптимизируя количество поворотов обмотки и основного материала (например, феррита с высокой проницаемостью), одновременное подавление обоих мод шума достигается в одном компоненте. Например:
Путь дифференциального режима: индуктор с одним подключателем подключен в серии в линии, чтобы подавить высокочастотные компоненты токов дифференциального режима.
Путь общего мода: индуктор с двойным путем блокирует поток токов с общими режимами посредством принципа отмены магнитного потока.
Преимущества производительности
Оптимизация пространства и затрат: интегрированный дизайн снижает занятие площадью печатной платы на 30% -50% и упрощает счет материалов (BOM).
Увеличенная высокочастотная способность подавления: оптимизируя частотную характеристику основного материала (такого как нанокристаллический сплав), может быть покрыт более широкий диапазон частот (типичный диапазон: 150 кГц -30 MHZ), соответствующий стандартам EMC, таким как CISPR 32.
Улучшенное тепловое управление: общие ядра снижают тепловое сопротивление, что делает их подходящими для сценариев мощной плотности (например, модулей зарядки электромобилей).
Случаи применения и измеренные данные
Случайный корпус питания водителя
В светодиодном драйвере 100 Вт, заменив традиционные дискретные фильтры на двойные чудовицы, привела к:
Проводимое снижение шума: аттенуация шума дифференциального режима достигла 40 дБ при 1 МГц, а общее ослабление шума достигло 35 дБ при 5 МГц (соответствует пределам FCC части 15 класса B).
Повышение эффективности: общая эффективность увеличилась на 0. 8% из -за снижения потерь ядра.
Технические направления
Adaptation to wide-bandgap semiconductors: In response to the high switching frequencies (>1 МГц) устройств GAN/SIC, разрабатывают интегрированные дроссельные дроссели (такие как тонкопленочные магнитные материалы).
Интеллектуальная фильтрация: интеграция датчиков тока и регулируемые индукторы для динамического подавления шума (например, адаптивная фильтрация на основе алгоритмов ИИ).
Заключение
Двухфункциональные удушья, посредством структурных инноваций и оптимизации материалов, решают проблемы больших размеров, высокой стоимости и сложности проектирования традиционных фильтров EMI, особенно подходящих для силовых систем высокой плотности, ограниченных пространством (например, 5G-базовые станции и новые электроники энергии). В будущем, благодаря пролиферации полупроводниковых технологий третьего поколения, такие интегрированные компоненты станут основными устройствами для эффективного управления шумом.