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Aunque los choques de modo común son populares, otra posibilidad es un filtro EMI monolítico.Si el diseño es razonable, estos componentes cerámicos multicapa pueden proporcionar una excelente supresión del ruido en modo común.
Muchos factores aumentan la cantidad de interferencias de "ruido" que pueden dañar o interferir con la funcionalidad de los dispositivos electrónicos.El coche actual es un ejemplo típico.En un automóvil puedes encontrar Wi-Fi, Bluetooth, radio satelital, sistemas GPS, y esto es solo el comienzo.Para gestionar este tipo de interferencia de ruido, la industria suele utilizar filtros de blindaje y EMI para eliminar el ruido no deseado.Pero ahora algunas soluciones tradicionales para eliminar EMI/RFI ya no son aplicables.
Este problema ha provocado que muchos fabricantes de equipos originales eviten opciones como diferencial de 2 condensadores, 3 condensadores (un condensador X y dos condensadores Y), filtros pasantes, bobinas de modo común o una combinación de estos para obtener soluciones más adecuadas, como en Monolithic. Filtro EMI con mejor supresión de ruido en un paquete más pequeño.
Cuando un equipo electrónico recibe ondas electromagnéticas fuertes, se pueden inducir corrientes no deseadas en el circuito y provocar un funcionamiento inesperado o interferir con el funcionamiento previsto.
EMI/RFI puede adoptar la forma de emisiones conducidas o radiadas.Cuando se conduce EMI, significa que el ruido se propaga a lo largo de los conductores eléctricos.Cuando el ruido se propaga en el aire en forma de campo magnético u ondas de radio, se produce EMI radiada.
Incluso si la energía aplicada desde el exterior es pequeña, si se mezcla con ondas de radio utilizadas para transmisión y comunicación, provocará fallas en la recepción, ruidos de sonido anormales o interrupciones de video.Si la energía es demasiado fuerte, el equipo electrónico podría dañarse.
Las fuentes incluyen ruido natural (como descargas electrostáticas, iluminación y otras fuentes) y ruido artificial (como ruido de contacto, uso de equipos con fugas de alta frecuencia, radiación nociva, etc.).Generalmente, el ruido EMI/RFI es ruido de modo común, por lo que la solución es utilizar filtros EMI para eliminar las altas frecuencias no deseadas como un dispositivo separado o integrado en una placa de circuito.
Filtro EMI El filtro EMI suele estar compuesto por 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, al tiempo que bloquean las dañinas corrientes no deseadas de alta frecuencia.Los condensadores proporcionan una ruta de baja impedancia para transferir el ruido de alta frecuencia desde la entrada del filtro a la conexión de alimentación o a tierra”, dijo Johanson Dielectrics Christophe Cambrelin, quien dijo que la compañía fabrica condensadores cerámicos multicapa y filtros EMI.
Los métodos tradicionales de filtrado de modo común incluyen filtros de paso bajo que utilizan condensadores que pasan señales con frecuencias inferiores a una frecuencia de corte seleccionada y atenúan señales con frecuencias superiores a la frecuencia de corte.
Un punto de partida común es aplicar un par de capacitores en una configuración diferencial, usando un capacitor entre cada traza y la tierra de la entrada diferencial.El filtro del condensador en cada rama transfiere EMI/RFI al suelo por encima de la frecuencia de corte especificada.Dado que esta configuración implica el envío de señales de fase opuesta a través de dos cables, mejora la relación señal-ruido al tiempo que envía ruido no deseado a tierra.
"Desafortunadamente, el valor de capacitancia de los MLCC con dieléctricos X7R (generalmente utilizados para esta función) varía significativamente con el tiempo, el voltaje de polarización y la temperatura", dijo Cambrelin.
“Por lo tanto, incluso si estos dos condensadores coinciden estrechamente a temperatura ambiente y bajo voltaje, en un momento dado, una vez que el tiempo, el voltaje o la temperatura cambian, es probable que terminen con valores muy diferentes.Este tipo de falta de coincidencia entre dos líneas provocará 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 del capacitor “X” puede proporcionar el efecto de equilibrio de modo común requerido, pero producirá efectos secundarios de filtrado de señal diferencial indeseables.Quizás la solución y alternativa más común a los filtros de paso bajo sean los choques de modo común.
El inductor de modo común es un transformador 1:1 en el que ambos devanados actúan como primario y secundario.En este método, la corriente que pasa por un devanado induce la corriente opuesta en el otro devanado.Desafortunadamente, los estranguladores de modo común también son pesados, costosos y propensos a fallar debido a la vibración.
Sin embargo, 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 los choques de modo común es el rango de frecuencia limitado causado por la capacitancia parásita.Para un material de núcleo determinado, cuanto mayor sea la inductancia utilizada para obtener un filtrado de baja frecuencia, mayor será el número de vueltas necesarias y la capacitancia parásita que la acompaña, lo que hace que el filtrado de alta frecuencia sea ineficaz.
Los desajustes en las tolerancias de fabricación mecánica entre devanados pueden causar conversión de modo, en la que parte de la energía de la señal se convierte en ruido de modo común, y viceversa.Esta situación provocará problemas de inmunidad y compatibilidad electromagnética.El desajuste también reduce la inductancia efectiva de cada tramo.
En cualquier caso, cuando la señal diferencial (paso) funciona en el mismo rango de frecuencia que el ruido de modo común que debe suprimirse, el inductor de modo común sí tiene una ventaja significativa sobre otras opciones.Usando inductores de modo común, la banda de paso de la señal se puede extender a la banda de parada de modo común.
Filtros EMI monolíticos Aunque los inductores de modo común son populares, otra posibilidad son los filtros EMI monolíticos.Si el diseño es razonable, estos componentes cerámicos multicapa pueden proporcionar una excelente supresión del ruido en modo común.Combinan dos condensadores paralelos balanceados en un solo paquete, lo que tiene efectos mutuos de cancelación de inductancia y blindaje.Estos filtros utilizan dos rutas eléctricas independientes en un solo dispositivo conectado a cuatro conexiones externas.
Para evitar confusiones, cabe señalar que el filtro EMI monolítico no es un condensador pasante tradicional.Aunque tienen el mismo aspecto (mismo paquete y apariencia), sus diseños son bastante diferentes y sus métodos de conexión también son diferentes.Al igual que otros filtros EMI, un filtro EMI de un solo chip atenúa toda la energía por encima de la frecuencia de corte especificada y solo selecciona la energía de señal requerida para pasar, mientras transfiere el ruido no deseado al "suelo".
Sin embargo, la clave es una inductancia muy baja y una impedancia adaptada.Para un filtro EMI monolítico, el terminal está conectado internamente al electrodo de referencia común (blindaje) en el dispositivo y la placa está separada por el electrodo de referencia.En términos de electricidad estática, los tres nodos eléctricos están formados por dos mitades capacitivas, que comparten un electrodo de referencia común; todos los electrodos de referencia están contenidos en un único cuerpo cerámico.
El equilibrio entre las dos mitades del condensador también significa que los efectos piezoeléctricos son iguales y opuestos, anulándose entre sí.Esta relación también afecta a los cambios de temperatura y voltaje, por lo que los componentes de las dos líneas tienen el mismo grado de envejecimiento.Si estos filtros EMI monolíticos tienen una desventaja, no se pueden usar si el ruido de modo común tiene 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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