Bien que les bobines d'arrêt en mode commun soient populaires, une alternative pourrait être un filtre EMI monolithique. Lorsqu'ils sont correctement disposés, ces composants céramiques multicouches offrent une excellente réjection du bruit en mode commun.
De nombreux facteurs augmentent la quantité d'interférences de « bruit » qui peuvent endommager ou interférer avec la fonctionnalité des équipements électroniques. Les voitures d'aujourd'hui en sont un excellent exemple. Dans une voiture, vous trouverez le Wi-Fi, le Bluetooth, la radio par satellite, les systèmes GPS et ce n'est que le début. Pour gérer ces interférences sonores, l'industrie utilise généralement des blindages et des filtres EMI pour éliminer les bruits indésirables. Mais certaines solutions traditionnelles pour éliminer les EMI/RFI ne suffisent plus.
Ce problème conduit de nombreux OEM à éviter d'utiliser un différentiel à 2 condensateurs, un condensateur à 3 condensateurs (un condensateur X et 2 condensateurs Y), des filtres de traversée, des selfs de mode commun ou une combinaison de ceux-ci pour une solution plus appropriée telle qu'un filtre EMI monolithique avec meilleure réjection du bruit dans un boîtier plus petit.
Lorsque l'équipement électronique reçoit de fortes ondes électromagnétiques, des courants indésirables peuvent être induits dans le circuit et provoquer un fonctionnement imprévu - ou interférer avec le fonctionnement prévu.
Les EMI/RFI peuvent prendre la forme d'émissions conduites ou rayonnées. Lorsque les EMI sont conduites, cela signifie que le bruit se propage le long des conducteurs électriques. Les EMI rayonnées se produisent lorsque le bruit se propage dans l'air sous la forme de champs magnétiques ou d'ondes radio.
Même si l'énergie appliquée de l'extérieur est faible, si elle se mélange aux ondes radio utilisées pour la diffusion et la communication, elle peut entraîner une perte de réception, un bruit anormal dans le son ou une interruption de la vidéo. Si l'énergie est trop forte, elle peut endommager l'équipement électronique.
Les sources comprennent le bruit naturel (par exemple, les décharges électrostatiques, l'éclairage et d'autres sources) et le bruit artificiel (par exemple, le bruit de contact, les fuites d'équipement utilisant des hautes fréquences, les émissions indésirables, etc.). En règle générale, le bruit EMI/RFI est un bruit de mode commun , la solution consiste donc à utiliser un filtre EMI pour supprimer les hautes fréquences indésirables, soit en tant qu'appareil séparé, soit intégré dans une carte de circuit imprimé.
Filtres EMI Les filtres EMI sont généralement constitués de composants passifs, tels que des condensateurs et des inductances, qui sont connectés pour former un circuit.
« Les inductances permettent le passage du courant continu ou basse fréquence tout en bloquant les courants haute fréquence indésirables et indésirables.Les condensateurs fournissent un chemin à faible impédance pour détourner le bruit haute fréquence de l'entrée du filtre vers l'alimentation ou la connexion à la terre », a déclaré Christophe Cambrelin de la société de condensateurs Johanson Dielectrics.Filtre EMI.
Les méthodes traditionnelles de filtrage en mode commun comprennent des filtres passe-bas utilisant des condensateurs qui laissent passer les signaux avec des fréquences inférieures à une fréquence de coupure sélectionnée et atténuent les signaux avec des fréquences supérieures à la fréquence de coupure.
Un point de départ courant consiste à appliquer une paire de condensateurs dans une configuration différentielle, avec un condensateur entre chaque trace de l'entrée différentielle et la masse. Les filtres capacitifs de chaque branche détournent les EMI/RFI vers la masse au-dessus de la fréquence de coupure spécifiée. Étant donné que cette configuration implique en envoyant des signaux de phases opposées sur les deux fils, le rapport signal sur bruit est amélioré tandis que le bruit indésirable est envoyé à la terre.
"Malheureusement, la valeur de capacité des MLCC avec des diélectriques X7R (généralement utilisés pour cette fonction) peut varier considérablement avec le temps, la tension de polarisation et la température", a déclaré Cambrelin.
«Ainsi, même si deux condensateurs sont étroitement appariés à un moment donné à température ambiante à basse tension, ils sont susceptibles de se retrouver avec des valeurs très différentes une fois que le temps, la tension ou la température change.Ce décalage entre les deux fils entraînera des réponses inégales près de la coupure du filtre.Par conséquent, il convertit le bruit de mode commun en bruit différentiel.
Une autre solution consiste à relier un condensateur "X" de grande valeur entre les deux condensateurs "Y". Le shunt capacitif "X" fournit un équilibre de mode commun idéal, mais a également l'effet secondaire indésirable du filtrage de signal différentiel. Peut-être la solution la plus courante et une alternative à un filtre passe-bas est une self de mode commun.
Une self de mode commun est un transformateur 1: 1 avec les deux enroulements agissant comme primaire et secondaire. Dans cette méthode, le courant traversant un enroulement induit un courant opposé dans l'autre enroulement. Malheureusement, les selfs de mode commun sont également lourdes, coûteuses et sensibles. à une défaillance induite par les vibrations.
Néanmoins, une self de mode commun appropriée avec une adaptation et un couplage parfaits entre les enroulements est transparente aux signaux différentiels et présente une impédance élevée au bruit de mode commun. Un inconvénient des selfs de mode commun est la plage de fréquences limitée due à la capacité parasite. Pour un matériau de noyau donné , plus l'inductance utilisée pour obtenir un filtrage basse fréquence est élevée, plus il faut de spires, d'où des capacités parasites qui ne peuvent passer le filtrage haute fréquence.
Les décalages entre les enroulements dus aux tolérances de fabrication mécanique provoquent une commutation de mode, où une partie de l'énergie du signal est convertie en bruit de mode commun et vice versa. Cette situation peut entraîner des problèmes de compatibilité électromagnétique et d'immunité. Le décalage réduit également l'inductance effective de chaque jambe.
Dans tous les cas, les selfs de mode commun offrent des avantages significatifs par rapport aux autres options lorsque le signal différentiel (transmission) fonctionne dans la même plage de fréquences que le bruit de mode commun qui doit être rejeté. En utilisant une self de mode commun, la bande passante du signal peut être étendue. à la bande de réjection de mode commun.
Filtres EMI monolithiques Bien que les bobines d'arrêt en mode commun soient populaires, des filtres EMI monolithiques peuvent également être utilisés. Lorsqu'ils sont correctement disposés, ces composants céramiques multicouches offrent une excellente réjection du bruit en mode commun. Ils combinent deux condensateurs shunt équilibrés dans un seul boîtier pour une annulation et un blindage mutuels de l'inductance .Ces filtres utilisent deux chemins électriques distincts au sein d'un même appareil connecté à quatre connexions externes.
Pour éviter toute confusion, il convient de noter que les filtres EMI monolithiques ne sont pas des condensateurs de traversée traditionnels. Bien qu'ils se ressemblent (même emballage et apparence), ils sont de conception très différente et ne sont pas connectés de la même manière. Comme les autres EMI , les filtres EMI monolithiques atténuent toute l'énergie au-dessus de la fréquence de coupure spécifiée et sélectionnent pour ne laisser passer que l'énergie du signal souhaitée, tout en détournant les bruits indésirables vers la "masse".
Cependant, la clé est une très faible inductance et une impédance correspondante. Pour les filtres EMI monolithiques, les bornes sont connectées en interne à une électrode de référence commune (blindage) dans l'appareil, et les plaques sont séparées par l'électrode de référence. Électrostatiquement, les trois nœuds électriques sont formés par deux moitiés capacitives qui partagent une électrode de référence commune, toutes contenues dans un seul corps en céramique.
L'équilibre entre les deux moitiés du condensateur signifie également que les effets piézoélectriques sont égaux et opposés, s'annulant. Cette relation affecte également les variations de température et de tension, de sorte que les composants des deux lignes vieillissent de manière égale. S'il y a un inconvénient à ces EMI monolithiques filtres, c'est qu'ils ne fonctionneront pas si le bruit de mode commun est à la même fréquence que le signal différentiel. "Dans ce cas, une self de mode commun est une meilleure solution", a déclaré Cambrelin.
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Heure de publication : 19 avril 2022
