1. Механизм возникновения тока синфазных помех (EMI)
a. Дифференциальный ток создаёт дифференциальное электромагнитное поле, которое наводит синфазный ток в проводниках, расположенных внутри контура дифференциальной пары;
b. (Основной источник синфазного тока/излучения) Рабочий ток проходит через землю платы. Из-за наличия импеданса земли формируется синфазное напряжение на земле (разность потенциалов), которое воздействует на сигналы портов и вызывает появление синфазного тока в кабелях;
c. Синфазный ток наводится в паразитном контуре, образованном кабелем и землёй, за счёт магнитной связи;
d. Импульсные источники питания создают синфазный ток через распределённые параметры, такие как ёмкости радиаторов и трансформаторов;
e. Высокочастотные помехи в высокоскоростных сигналах или плоскостях питания могут взаимодействовать с соседними слоями трассировки, вызывая синфазные помехи.
2. Принцип работы дросселя синфазных помех
Согласно правилу правой руки, когда дифференциальный ток проходит через обмотки дросселя синфазных помех, он генерирует два взаимно компенсирующихся магнитных поля. Когда же через обмотки проходит синфазный ток, формируются два взаимно усиливающих друг друга магнитных поля, что увеличивает общее сопротивление катушки и приводит к ослаблению синфазного тока.
3. Измерение индуктивности синфазных помех
4. Способы намотки дросселя синфазных помех
a. Двойная намотка (Bifilar) — высокая симметрия, относительно малое дифференциальное сопротивление
b. Раздельная намотка двух катушек (Sectional) — низкая симметрия, относительно большое дифференциальное сопротивление
5. Выбор параметров дросселя синфазных помех
a. Применение в цепях питания переменного/постоянного тока
Индуктивность синфазных помех — для фильтрации питания. Большее значение индуктивности обеспечивает лучший эффект фильтрации.
Дифференциальная утечка — отклонение индуктивности из-за несимметричной намотки.
Номинальный ток — рабочий ток должен быть меньше номинального, необходимо учитывать нагрев и снижение характеристик при повышенной температуре.
Номинальное напряжение — нормальное рабочее напряжение.
Сопротивление постоянному току (DCR) — вызывает тепловые потери, чем меньше, тем лучше.
Испытательное напряжение — максимальное напряжение, которое обмотки одной фазы могут выдерживать между собой в течение определённого времени.
Сопротивление изоляции — сопротивление между разными обмотками.
b. Применение в дифференциальных сигнальных линиях
Синфазное сопротивление — на соответствующих частотах большее сопротивление обеспечивает лучшее подавление синфазных помех.
Дифференциальное сопротивление — влияет на качество передачи сигнала, должно быть максимально близко к волновому сопротивлению линии передачи. В высокоскоростных цифровых цепях желательно минимизировать дифференциальное сопротивление; при необходимости следует проверять глазковую диаграмму и вносимые потери.
6. Примеры применения дросселя синфазных помех
a. Схема EMC для входа переменного тока 110–220 В
b. Схема EMC для входа переменного тока 24 В
c. Схема EMC для входа постоянного тока 12 В
d. Схема EMC для интерфейса CAN
e. Схема EMC для интерфейса 485
