Вносимые потери и производительность при фильтрации EMI

Блог KnowlesCapacitors объясняет вносимые потери и производительность при фильтрации электромагнитных помех в статье Питера Мэтьюза.

В соответствии с международным законодательством, таким как Директива ЕС по электромагнитной совместимости или FCC, фильтрация электромагнитных помех является важным элементом конструкции оборудования. Здесь мы продолжим исследовать фильтрацию электромагнитных помех через вносимые потери и производительность фильтрации.

Характеристики вносимых потерь показывают ослабление сигнала на любой заданной частоте. В качестве показателя характеристики вносимых потерь наиболее полезны в качестве ориентира в процессе выбора фильтра; фактические эксплуатационные характеристики могут варьироваться в зависимости от характеристик схемы.

Вносимые потери определяются следующими факторами:

• Электрическая конфигурация
• Импеданс источника / нагрузки
• Ток нагрузки
• Керамические диэлектрические материалы
• Сопротивление заземления
• Целостность защиты

Электрическая конфигурация

Выбор электрической конфигурации фильтра (комбинация конденсатор / катушка индуктивности) в первую очередь зависит от импеданса источника и нагрузки. Значения вносимых потерь обычно публикуются для источника 50 Ом и цепи нагрузки 50 Ом. В действительности импеданс, вероятно, будет отличаться от приведенного на цифрах и может вызвать увеличение или уменьшение вносимых потерь. Электрическая конфигурация фильтра должна быть выбрана для оптимизации характеристик фильтра для конкретного сценария сопротивления источника / нагрузки.

Общие типы электрических конфигураций, доступные в сквозных фильтрах, включают:

Многоэлементный фильтр

Содержит более 3 элементов, например фильтры L-C-L-C-L (добавление дополнительных элементов увеличивает крутизну кривой вносимых потерь)

Ток нагрузки

Влияние тока нагрузки на вносимые потери во многом определяется свойствами используемых фильтрующих элементов. Для схем фильтрации с индуктивными элементами вносимые потери могут значительно уменьшиться при использовании ферритовых индукторов; ферритовый материал насыщается током. Уменьшение вносимых потерь зависит от силы тока и характеристик конкретного ферритового материала. В крайних случаях феррит станет неэффективным, и вносимые потери будут такими же, как для фильтра C.

Выбор фильтра

При выборе фильтра важными факторами являются электрическая конфигурация, физическая реализация и материал (т.е. тип диэлектрика). Кривая затухания, показанная на рисунке 1, представляет собой диаграмму различных физических реализаций электрических конфигураций, описанных выше. Вы заметите, что простой чип-фильтр обеспечивает наименьшее затухание на высоких частотах. Рассмотрение каждой из этих характеристик по отдельности может ввести вас в заблуждение при выборе.

Если посмотреть на сам компонент, то разные категории керамических материалов имеют разные рабочие характеристики. Например, по мере увеличения диэлектрической проницаемости (и, следовательно, увеличения значения емкости фильтра) стабильность ухудшается. Конкретные рабочие параметры и параметры окружающей среды, включая температуру, напряжение, частоту и время (старение), могут повлиять на диэлектрическую проницаемость.

Как показано на Рисунке 2, три основных класса керамических диэлектриков, используемых при производстве фильтров электромагнитных помех, обычно называют сверхстабильными (C0G / NP0), стабильными (X7R) и универсальными (Z5U, Y5V или X7W).

C0G / NP0 - сверхстабильный На большинство параметров материала не влияют температура, напряжение, частота или время. Параметры материала относительно стабильны в отношении температуры, напряжения, частоты и времени Типичная диэлектрическая проницаемость будет порядка 2000-4000, что позволяет получить гораздо более высокие значения емкости для данного размера конденсатора, чем можно получить с материалами C0G / NP0 Если коэффициент напряжения ( VC) имеет решающее значение, Knowles Precision Devices также может поддерживать детали с характеристиками VC BX (2X1) и BZ (2C1) Z5U / Y5V / X7W - общего назначения Параметры материалов сильно ограничены, и производительность при приложенном напряжении может быть серьезно снижена. Примечание. Компания Knowles Precision Devices использует только более высокопроизводительные C0G / NP0 и X7R в своих стандартных диапазонах

Разброс значений емкости

Емкость керамического конденсатора также изменяется в результате изменения температуры, приложенного напряжения и возраста. Конечная емкость может находиться в диапазоне значений в зависимости от типа материала и характеристик, указанных на рисунке 2. Тем не менее, если емкость уменьшилась, снизятся и характеристики вносимых потерь.

рекомендуемый источник изображения:сквозное соединение KnowlesCapacitors