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Bien que les selfs de mode commun soient populaires, une alternative pourrait être un filtre EMI monolithique. Lorsqu'ils sont correctement disposés, ces composants en céramique multicouche offrent une excellente réjection du bruit en mode commun.
De nombreux facteurs augmentent la quantité d'interférences « sonores » qui peuvent endommager ou interférer avec le fonctionnement 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 satellite, les systèmes GPS et ce n'est qu'un début. Pour gérer ces interférences sonores, l'industrie utilise généralement un blindage 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 adaptée telle qu'un filtre EMI monolithique avec meilleur rejet 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 involontaire – 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 provoquer une perte de réception, un bruit sonore anormal ou une interruption de la vidéo. Si l'énergie est trop forte, elle peut endommager les équipements électroniques.
Les sources comprennent le bruit naturel (par exemple, décharge électrostatique, éclairage et autres sources) et le bruit artificiel (par exemple, bruit de contact, fuite d'équipement utilisant des hautes fréquences, 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 que dispositif séparé, soit intégré dans un circuit imprimé.
Filtres EMI Les filtres EMI sont généralement constitués de composants passifs, tels que des condensateurs et des inductances, connectés pour former un circuit.
«Les inducteurs laissent passer le 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 », fabrique une céramique multicouche, a déclaré Christophe Cambrelin de la société de condensateurs Johanson Dielectrics.EMI filter.
Les méthodes traditionnelles de filtrage en mode commun incluent des filtres passe-bas utilisant des condensateurs qui transmettent les signaux dont les fréquences sont inférieures à une fréquence de coupure sélectionnée et atténuent les signaux dont les fréquences sont 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 dans chaque branche détournent les EMI/RFI vers la terre au-dessus de la fréquence de coupure spécifiée. Puisque cette configuration implique en envoyant des signaux de phases opposées sur les deux fils, le rapport signal/bruit est amélioré tandis que le bruit indésirable est envoyé à la terre.
"Malheureusement, la valeur de capacité des MLCC dotés de diélectriques X7R (couramment utilisés pour cette fonction) peut varier considérablement en fonction du temps, de la tension de polarisation et de la température", a déclaré Cambrelin.
« Ainsi, même si deux condensateurs sont étroitement adaptés à un moment donné à température ambiante et à basse tension, ils sont susceptibles de se retrouver avec des valeurs très différentes une fois que le temps, la tension ou la température changent. Cette incohérence entre la correspondance des deux fils entraînera des réponses inégales proches 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 idéal en mode commun, mais a également l'effet secondaire indésirable du filtrage différentiel du signal. 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 dont les deux enroulements agissent 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 due aux 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. L'un des inconvénients des selfs de mode commun est la plage de fréquence limitée en raison de la capacité parasite. Pour un matériau de noyau donné , plus l'inductance utilisée pour obtenir le filtrage basse fréquence est élevée, plus il faut de tours, ce qui entraîne des capacités parasites qui ne peuvent pas passer le filtrage haute fréquence.
Les disparités entre les enroulements dues 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. La disparité réduit également l'inductance effective de chaque jambe.
Quoi qu'il en soit, les selfs de mode commun présentent des avantages significatifs par rapport aux autres options lorsque le signal différentiel (passage) fonctionne dans la même plage de fréquences que le bruit de mode commun qui doit être rejeté. À l'aide d'une self de mode commun, la bande passante du signal peut être étendue au bande de réjection en mode commun.
Filtres EMI monolithiques Bien que les selfs de 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 d'inductance mutuelle et un blindage. .Ces filtres utilisent deux chemins électriques distincts au sein d'un seul 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 filtres, les filtres EMI monolithiques atténuent toute l'énergie au-dessus de la fréquence de coupure spécifiée et choisissent de transmettre uniquement l'énergie du signal souhaitée, tout en détournant le bruit indésirable vers la « masse ».
Cependant, la clé est une très faible inductance et une impédance d'adaptation. Pour les filtres EMI monolithiques, les bornes sont connectées en interne à une électrode de référence (bouclier) commune à l'intérieur de l'appareil, et les plaques sont séparées par l'électrode de référence. Électrostatiquement, les trois nœuds électriques sont formés de deux moitiés capacitives partageant 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 mutuellement. Cette relation affecte également la variation de température et de tension, de sorte que les composants des deux lignes vieillissent de la même manière. 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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