EMC共通モードチョークコイルの選定と動作原理

1、EMI 共通モード電流の発生メカニズム

a. 差動電流が差動モードの電磁界を発生させ、差動ループ面積内の配線に共通モード電流を誘起する。

b. (共通モード電流/放射の主な発生源)作動電流が基板のグランドを通過する際、グランドインピーダンスの存在により、グランド上の共通モード電圧(グランド電位差)が形成される。この共通モード電圧がポート信号を駆動し、ハーネス線上に共通モード電流を発生させる。

c. ケーブルと大地との間で形成される寄生回路が磁気結合により、共通モード電流を誘導する。

d. スイッチング電源が分布定数(例えばヒートシンク、トランスの分布容量)を通じて共通モード電流を形成する。

e. 高速信号/電源プレーンに高周波ノイズが存在すると、隣接する層の配線に結合し、共通モード妨害を発生する。

2、共通モードチョークコイルの動作原理

右ねじの法則によれば、差動モード電流が共通モードチョークコイルを流れるとき、2つの互いに打ち消し合う磁界が発生する。一方、共通モード電流がコイルを流れるとき、2つの互いに強め合う磁界が発生し、コイル全体のインピーダンスが上昇することで、共通モード電流が減衰する。

3、共通モードインダクタンスの測定

4、共通モードチョークコイルの巻線方式

a. 二芯並行巻線(Bifilar)—対称性が高く、差動モードインピーダンスは比較的小さい。

b. 2組のコイルを別々に巻く(Sectional)—対称性が低く、差動モードインピーダンスは比較的大きい。

5、共通モードチョークコイルのパラメータ選定

a. AC/DC電源用途

共通モードインダクタンス — 電源フィルタ用途では、大きなインダクタンス値によりより優れたフィルタ効果が得られる。

差動モード漏れインダクタンス — 巻線のアンバランスにより生じるインダクタンスのずれ。

定格電流 — 作動電流は定格電流以下でなければならない。温度上昇およびデレーティング設計を考慮する必要がある。

定格電圧 — 正常動作時の定格電圧値。

直流抵抗(DCR)— DCRによる熱損失は小さいほど良い。

耐圧 — 同名巻線間で一定の高電圧を印加した際、一定時間耐えられる電圧値。

絶縁抵抗 — 巻線間の抵抗値。

b. 差動信号用途

共通モードインピーダンス — 対応する周波数の共通モード信号に対して、大きなインピーダンスによりより優れたフィルタ効果が得られる。

差動モードインピーダンス — 信号伝送品質に影響を与える。伝送線路インピーダンスにできるだけ近づけること。高速デジタル回路では、差動モードインピーダンスはできるだけ小さくし、必要に応じてアイパターン/挿入損失を測定する。

6、共通モードチョークコイルの応用

a. AC110-220V 入力 EMC 参考回路

b. AC24V 入力 EMC 参考回路

c. DC12V 入力 EMC 参考回路

d. CAN インターフェース EMC 参考回路

e. 485 インターフェース EMC 参考回路

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