Двойной

Apr 13, 2023

Разработчикам схем приходится иметь дело со многими типами шума: внутренними, внешними, радиочастотными, частотными и другими. Независимо от типа и источника шум может быть ограничивающим фактором производительности системы, поэтому его необходимо устранять и минимизировать. Проблема снижения шума обычно сводится к следующему: «Какими усилиями и ценой?»

Даже вездесущий импульсный источник питания (SMPS) имеет проблемы с шумом. Благодаря своей эффективности и небольшому размеру эта архитектура широко используется в таких приложениях, как драйверы светодиодов и электронные балласты. К сожалению, блоки SMPS также подвержены дифференциальному (DM) и синфазному (CM) шумам, оба из которых необходимо подавлять как по эксплуатационным, так и по нормативным причинам.

Понимание механизмов шума и решений

Дифференциальный и синфазный шум имеют разные причины и, следовательно, разные решения. Шум дифференциального режима — это шум, который распространяется по линии и нейтрали в противоположных направлениях (рис. 1, слева). В базовом фильтре DM используется однообмоточный дроссель (индуктор), вставленный в линию, вместе с конденсатором, идущим от линии к нейтрали, что блокирует распространение шума по системе (рис. 1, справа).

Рисунок 1.

Поскольку дроссель DM находится на пути линии, он обрабатывает как шум, так и смещение постоянного тока из-за тока, подаваемого на нагрузку. Следовательно, он должен быть спроектирован так, чтобы обеспечить необходимую индуктивность, но с низким сопротивлением постоянному току (DCR), чтобы выдерживать как среднеквадратичный ток, так и пиковый ток линии без насыщения.

CM-шум проводится как по линии, так и по нейтрали (земле) в одном и том же направлении (рис. 2, слева). В базовом фильтре CM используется дроссель с двойной обмоткой как на линии, так и на нейтральной линии, а также конденсатор между линией и землей (рис. 2, справа).

Фигура 2.

Поскольку линейный и нейтральный токи проходят через обмотки CM в противоположных направлениях, нет чистого постоянного потока и, следовательно, нет возможности насыщать магнитный сердечник дросселя CM. Дроссель фильтра CM должен иметь только необходимую индуктивность и достаточно низкий DCR для среднеквадратического значения тока.

Лучшая реализация Triad Magnetics

Поскольку шумовые механизмы DM и CM в значительной степени не связаны между собой, их решения требуют двух разных дросселей и устройств. Было бы удачно, если бы два подхода к подавлению шума можно было реализовать с помощью одного дросселя, что позволило бы сэкономить место, упростить спецификацию материалов (BOM) и снизить затраты. К сожалению, это невозможно из-за различий в технических требованиях.

Однако новая серия компонентов от Triad Magnetics объединяет оба дросселя в двойную конструкцию с открытой рамой, которая обеспечивает функции обоих дросселей в одном, меньшем по размеру и более экономичном корпусе. Эти синфазные дроссели серии CMF (рис. 3) представляют собой нечто большее, чем упрощенное объединение двух отдельных устройств в одном корпусе. Вместо этого их механическая конструкция улучшает общие электрические характеристики, обеспечивая при этом ощутимую экономию в размерах и стоимости.

Рисунок 3.

Серия CMF включает 21 уникальную модель с номинальным током от 0,45 до 2,3 А, индуктивностью от 10 до 100 мГн и паразитной индуктивностью от 200 до 2100 мГн. Сопротивление постоянному току составляет от 188 до 2930 мОм, в зависимости от конкретной модели. Они доступны в горизонтальных упаковках (от 13,5 × 15 × 24,5 мм до 14 × 25 × 29 мм) и вертикальных упаковках (от 27 × 15 × 29 мм), что позволяет использовать их в условиях ограниченного пространства.

Рис. 4. Синфазные дроссели серии CMF от Triad Magnetics объединяют дифференциальные и синфазные дроссели в одном компоненте и используют преимущества механических и электрических преимуществ, которые дает эта комбинация. Источник: Триада Магнетикс.

Несмотря на небольшой размер, их параметры утечки и зазора превышают 3 мм, и они рассчитаны на работу при напряжении 300 В переменного тока. Они являются отличным выбором для большинства конструкций, если только значения индуктивности фильтров CM и DM существенно не различаются.