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Aunque los inductores de modo común son populares, una alternativa podría ser un filtro EMI monolítico. Cuando se colocan correctamente, estos componentes cerámicos multicapa proporcionan un excelente rechazo del ruido de modo común.
Muchos factores aumentan la cantidad de interferencias de “ruido” que pueden dañar o interferir con la funcionalidad de los equipos electrónicos. Los automóviles actuales son un excelente ejemplo. En un automóvil encontrará Wi-Fi, Bluetooth, radio satelital, sistemas GPS y eso es solo el comienzo. Para gestionar esta interferencia de ruido, la industria normalmente utiliza blindaje y filtros EMI para eliminar el ruido no deseado. Pero algunas soluciones tradicionales para eliminar EMI/RFI ya no son suficientes.
Este problema lleva a muchos fabricantes de equipos originales a evitar el uso de diferencial de 2 condensadores, 3 condensadores (un condensador X y 2 condensadores Y), filtros pasantes, bobinas de modo común o una combinación de estos para obtener una solución más adecuada, como un filtro EMI monolítico con Mejor rechazo del ruido en un paquete más pequeño.
Cuando los equipos electrónicos reciben ondas electromagnéticas fuertes, se pueden inducir corrientes no deseadas en el circuito y provocar un funcionamiento no deseado o interferir con el funcionamiento previsto.
La EMI/RFI puede presentarse en forma de emisiones conducidas o radiadas. Cuando la EMI se conduce, significa que el ruido viaja a lo largo de conductores eléctricos. La EMI radiada ocurre cuando el ruido viaja a través del aire en forma de campos magnéticos u ondas de radio.
Incluso si la energía aplicada desde el exterior es pequeña, si se mezcla con las ondas de radio utilizadas para la transmisión y la comunicación, puede causar pérdida de recepción, ruido anormal en el sonido o interrupción del video. Si la energía es demasiado fuerte, puede dañar los equipos electrónicos.
Las fuentes incluyen ruido natural (p. ej., descargas electrostáticas, iluminación y otras fuentes) y ruido provocado por el hombre (p. ej., ruido de contacto, equipos con fugas que utilizan altas frecuencias, emisiones no deseadas, etc.). Normalmente, el ruido EMI/RFI es ruido de modo común. , por lo que la solución es utilizar un filtro EMI para eliminar las altas frecuencias no deseadas, ya sea como un dispositivo separado o integrado en una placa de circuito.
Filtros EMI Los filtros EMI normalmente constan de componentes pasivos, como condensadores e inductores, que están conectados para formar un circuito.
“Los inductores permiten el paso de corriente continua o de baja frecuencia mientras bloquean las corrientes de alta frecuencia no deseadas. Los condensadores proporcionan una ruta de baja impedancia para desviar el ruido de alta frecuencia desde la entrada del filtro a la conexión eléctrica o a tierra”, dijo Christophe Cambrelin, fabricante de cerámica multicapa, de la empresa de condensadores Johanson Dielectrics. Filtro EMI.
Los métodos tradicionales de filtrado de modo común incluyen filtros de paso bajo que utilizan condensadores que pasan señales con frecuencias por debajo de una frecuencia de corte seleccionada y atenúan señales con frecuencias por encima de la frecuencia de corte.
Un punto de partida común es aplicar un par de condensadores en una configuración diferencial, con un condensador entre cada traza de la entrada diferencial y tierra. Los filtros capacitivos en cada tramo desvían EMI/RFI a tierra por encima de la frecuencia de corte especificada. Dado que esta configuración implica Al enviar señales de fases opuestas a través de los dos cables, se mejora la relación señal-ruido mientras que el ruido no deseado se envía a tierra.
"Desafortunadamente, el valor de capacitancia de los MLCC con dieléctricos X7R (usados ​​comúnmente para esta función) puede variar significativamente con el tiempo, el voltaje de polarización y la temperatura", dijo Cambrelin.
“Por lo tanto, aunque dos condensadores estén muy coincidentes en un momento dado a temperatura ambiente y bajo voltaje, es probable que terminen con valores muy diferentes una vez que cambie el tiempo, el voltaje o la temperatura. Esta inconsistencia entre la coincidencia de dos cables dará como resultado respuestas desiguales cerca del corte del filtro. Por lo tanto, convierte el ruido de modo común en ruido diferencial”.
Otra solución es conectar un condensador "X" de gran valor entre los dos condensadores "Y". La derivación capacitiva "X" proporciona un equilibrio de modo común ideal, pero también tiene el efecto secundario indeseable del filtrado diferencial de señales. Quizás la solución más común y una alternativa a un filtro de paso bajo es un estrangulador de modo común.
Una inductancia de modo común es un transformador 1:1 con ambos devanados actuando como primario y secundario. En este método, la corriente que pasa por un devanado induce una corriente opuesta en el otro devanado. Desafortunadamente, las inductancias de modo común también son pesadas, caras y susceptibles. a fallas inducidas por vibraciones.
No obstante, una inductancia de modo común adecuada con perfecta adaptación y acoplamiento entre los devanados es transparente a las señales diferenciales y tiene una alta impedancia al ruido de modo común. Una desventaja de las inductancias de modo común es el rango de frecuencia limitado debido a la capacitancia parásita. Para un material de núcleo determinado , cuanto mayor es la inductancia utilizada para obtener el filtrado de baja frecuencia, más vueltas se requieren, lo que da como resultado capacitancias parásitas que no pueden pasar el filtrado de alta frecuencia.
Los desajustes entre los devanados debido a las tolerancias de fabricación mecánica provocan un cambio de modo, donde una parte de la energía de la señal se convierte en ruido de modo común y viceversa. Esta situación puede causar problemas de inmunidad y compatibilidad electromagnética. El desajuste también reduce la inductancia efectiva de cada pata.
De todos modos, los choques de modo común tienen ventajas significativas sobre otras opciones cuando la señal diferencial (de paso) opera en el mismo rango de frecuencia que el ruido de modo común que debe ser rechazado. Usando un choque de modo común, la banda de paso de la señal se puede extender al Banda de rechazo de modo común.
Filtros EMI monolíticos Aunque los inductores de modo común son populares, también se pueden utilizar filtros EMI monolíticos. Cuando se colocan correctamente, estos componentes cerámicos multicapa proporcionan un excelente rechazo de ruido de modo común. Combinan dos condensadores en derivación balanceados en un solo paquete para cancelación mutua de inductancia y blindaje. Estos filtros utilizan dos rutas eléctricas separadas dentro de un solo dispositivo conectado a cuatro conexiones externas.
Para evitar confusiones, cabe señalar que los filtros EMI monolíticos no son condensadores pasantes tradicionales. Aunque tienen el mismo aspecto (mismo embalaje y apariencia), tienen un diseño muy diferente y no están conectados de la misma manera. Como otros filtros EMI Los filtros EMI monolíticos atenúan toda la energía por encima de la frecuencia de corte especificada y seleccionan pasar solo la energía de señal deseada, mientras desvían el ruido no deseado a "tierra".
Sin embargo, la clave es una inductancia muy baja y una impedancia coincidente. Para los filtros EMI monolíticos, los terminales están conectados internamente a un electrodo de referencia (protección) común dentro del dispositivo, y las placas están separadas por el electrodo de referencia. Electrostáticamente, los tres nodos eléctricos Están formados por dos mitades capacitivas que comparten un electrodo de referencia común, todas contenidas dentro de un único cuerpo cerámico.
El equilibrio entre las dos mitades del capacitor también significa que los efectos piezoeléctricos son iguales y opuestos, anulándose entre sí. Esta relación también afecta la variación de temperatura y voltaje, por lo que los componentes en ambas líneas envejecen por igual. Si hay una desventaja de estos EMI monolíticos filtros, es que no funcionarán si el ruido de modo común está en la misma frecuencia que la señal diferencial. "En este caso, un estrangulador de modo común es una mejor solución", dijo Cambrelin.
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