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Embora as bobinas de modo comum sejam populares, uma alternativa pode ser um filtro EMI monolítico. Quando adequadamente dispostos, esses componentes cerâmicos multicamadas fornecem excelente rejeição de ruído de modo comum.
Muitos fatores aumentam a quantidade de interferência de “ruído” que pode danificar ou interferir na funcionalidade dos equipamentos eletrônicos. Os carros de hoje são um excelente exemplo. Em um carro, você encontrará Wi-Fi, Bluetooth, rádio via satélite, sistemas GPS e isso é apenas o começo. Para gerenciar essa interferência de ruído, a indústria normalmente usa blindagem e filtros EMI para eliminar ruídos indesejados. Mas algumas soluções tradicionais para eliminar EMI/RFI não são mais suficientes.
Este problema leva muitos OEMs a evitar o uso de diferencial de 2 capacitores, 3 capacitores (um capacitor X e 2 capacitores Y), filtros de passagem, bobinas de modo comum ou uma combinação destes para uma solução mais adequada, como um filtro EMI monolítico com melhor rejeição de ruído em um pacote menor.
Quando equipamentos eletrônicos recebem fortes ondas eletromagnéticas, correntes indesejadas podem ser induzidas no circuito e causar operação não intencional – ou interferir na operação pretendida.
A EMI/RFI pode ser na forma de emissões conduzidas ou irradiadas. Quando a EMI é conduzida, significa que o ruído viaja ao longo dos condutores elétricos. A EMI irradiada ocorre quando o ruído viaja pelo ar na forma de campos magnéticos ou ondas de rádio.
Mesmo que a energia aplicada de fora seja pequena, se ela se misturar com as ondas de rádio usadas para transmissão e comunicação, pode causar perda de recepção, ruído anormal no som ou interrupção do vídeo. danificar equipamentos eletrônicos.
As fontes incluem ruído natural (por exemplo, descarga eletrostática, iluminação e outras fontes) e ruído produzido pelo homem (por exemplo, ruído de contato, vazamento de equipamento usando altas frequências, emissões indesejadas, etc.). Normalmente, o ruído EMI/RFI é um ruído de modo comum. , então a solução é usar um filtro EMI para remover altas frequências indesejadas, seja como um dispositivo separado ou incorporado em uma placa de circuito.
Filtros EMI Os filtros EMI normalmente consistem em componentes passivos, como capacitores e indutores, que são conectados para formar um circuito.
“Os indutores permitem a passagem de corrente CC ou de baixa frequência enquanto bloqueiam correntes indesejadas e indesejadas de alta frequência. Os capacitores fornecem um caminho de baixa impedância para desviar o ruído de alta frequência da entrada do filtro para a conexão de energia ou terra”, disse Christophe Cambrelin, da empresa de capacitores Johanson Dielectrics.EMI filter, fabricante de cerâmica multicamada.
Os métodos tradicionais de filtragem de modo comum incluem filtros passa-baixa usando capacitores que passam sinais com frequências abaixo de uma frequência de corte selecionada e atenuam sinais com frequências acima da frequência de corte.
Um ponto de partida comum é aplicar um par de capacitores em uma configuração diferencial, com um capacitor entre cada traço da entrada diferencial e o terra. Filtros capacitivos em cada perna desviam EMI/RFI para o terra acima da frequência de corte especificada. enviando sinais de fases opostas pelos dois fios, a relação sinal-ruído é melhorada enquanto ruído indesejado é enviado ao terra.
“Infelizmente, o valor de capacitância dos MLCCs com dielétricos X7R (comumente usados ​​para esta função) pode variar significativamente com o tempo, tensão de polarização e temperatura”, disse Cambrelin.
“Portanto, mesmo que dois capacitores sejam estreitamente combinados em um determinado momento à temperatura ambiente e com baixa tensão, é provável que eles acabem com valores muito diferentes quando o tempo, a tensão ou a temperatura mudam. Esta inconsistência entre a correspondência dos dois fios resultará em respostas desiguais perto do corte do filtro. Portanto, ele converte ruído de modo comum em ruído diferencial.”
Outra solução é conectar um capacitor “X” de grande valor entre os dois capacitores “Y”. O shunt capacitivo “X” fornece equilíbrio de modo comum ideal, mas também tem o efeito colateral indesejável de filtragem diferencial de sinal. e uma alternativa para um filtro passa-baixo é um indutor de modo comum.
Uma bobina de modo comum é um transformador 1:1 com ambos os enrolamentos atuando como primário e secundário. Neste método, a corrente através de um enrolamento induz uma corrente oposta no outro enrolamento. à falha induzida por vibração.
No entanto, um indutor de modo comum adequado com combinação e acoplamento perfeitos entre os enrolamentos é transparente aos sinais diferenciais e tem alta impedância ao ruído de modo comum. Uma desvantagem dos indutores de modo comum é a faixa de frequência limitada devido à capacitância parasita. , quanto maior a indutância usada para obter a filtragem de baixa frequência, mais voltas são necessárias, resultando em capacitâncias parasitas que não conseguem passar pela filtragem de alta frequência.
Incompatibilidades entre enrolamentos devido a tolerâncias mecânicas de fabricação causam comutação de modo, onde uma parte da energia do sinal é convertida em ruído de modo comum e vice-versa. Essa situação pode causar problemas de compatibilidade eletromagnética e imunidade.
Independentemente disso, as bobinas de modo comum têm vantagens significativas sobre outras opções quando o sinal diferencial (passagem) opera na mesma faixa de frequência que o ruído de modo comum que deve ser rejeitado. Usando uma bobina de modo comum, a banda passante do sinal pode ser estendida para o banda de rejeição de modo comum.
Filtros EMI monolíticos Embora as bobinas de modo comum sejam populares, filtros EMI monolíticos também podem ser usados. Quando dispostos corretamente, esses componentes cerâmicos multicamadas fornecem excelente rejeição de ruído de modo comum. .Esses filtros usam dois caminhos elétricos separados dentro de um único dispositivo conectado a quatro conexões externas.
Para evitar confusão, deve-se notar que os filtros EMI monolíticos não são capacitores de passagem tradicionais. Embora tenham a mesma aparência (mesma embalagem e aparência), eles têm um design muito diferente e não estão conectados da mesma maneira. filtros, os filtros EMI monolíticos atenuam toda a energia acima da frequência de corte especificada e selecionam a passagem apenas da energia do sinal desejada, enquanto desviam o ruído indesejado para o “solo”.
No entanto, a chave é uma indutância muito baixa e uma impedância correspondente. Para filtros EMI monolíticos, os terminais são conectados internamente a um eletrodo de referência comum (blindagem) dentro do dispositivo e as placas são separadas pelo eletrodo de referência. são formados por duas metades capacitivas que compartilham um eletrodo de referência comum, todos contidos em um único corpo cerâmico.
O equilíbrio entre as duas metades do capacitor também significa que os efeitos piezoelétricos são iguais e opostos, anulando-se. Essa relação também afeta a variação de temperatura e tensão, de modo que os componentes de ambas as linhas envelhecem igualmente. filtros, o problema é que eles não funcionarão se o ruído de modo comum estiver na mesma frequência do sinal diferencial. “Neste caso, um indutor de modo comum é uma solução melhor”, disse Cambrelin.
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