Gürültüyü Engelleyen Transformatör: Ortak Mod Şok Bobini Nasıl Çalışır?

giriiş

Her anahtarlamalı güç kaynağı, motor sürücüsü ve yüksek hızlı kablo, bir miktar istenmeyen yüksek frekanslı enerji yayar. Tek başına bırakıldığında, bu "ortak mod gürültüsü" EMC testlerini geçemez ve yakındaki elektronik cihazları bozabilir. Ortak mod bobini, onu evcilleştiren sessiz çalışma beygiridir. Bunu bir kulüpteki kapı görevlisi olarak düşünün: ait olan misafirlerin arasından geçerek (normal çalışma akımı) kalabalığın aynı yöne doğru ilerlemesini (gürültü) engeller.

Nedir ve nasıl çalışır?

Ortak modlu bir bobin, fiziksel olarak bir transformatör kuzenidir: yüksek geçirgenliğe sahip bir çekirdeğe (genellikle MnZn ferrit, bazen nanokristalin veya amorf bant) sarılmış iki özdeş sargı. İşin püf noktası kablolamada.

Diferansiyel (istenen) akım bir telden dışarı akar ve diğerinden zıt yönlerde geri döner. Bu nedenle iki sargı, birbirini iptal eden eşit ve zıt manyetik akı yaratır. Net akı sıfıra yakındır, dolayısıyla çekirdek doymamış kalır ve bobin neredeyse hiç empedans göstermez; sinyal serbestçe geçer.

Ortak mod (gürültü) akımı her iki kabloda da aynı yönde akar ve topraktan geri döner. Şimdi akılar eklenir , çekirdek mıknatıslanır ve bobin büyük seri bir indüktör gibi davranır (XL = 2πfL). Bu yüksek empedans, özellikle CISPR 32 / FCC Bölüm 15'e (RF Essentials ve Coilcraft uygulama notlarına göre) tabi olan 150 kHz-30 MHz bandındaki gürültüyü yansıtır ve emer.

Bir uygulama örneği

Bir dizüstü bilgisayar adaptöründe, AC hattı ortak mod bobini giriş sigortasından hemen sonra bulunur. Tam yük akımını (çoğunlukla birkaç amper) taşımalı, ancak yine de dönüştürücünün ürettiği anahtarlama gürültüsünü engellemelidir. Diferansiyel çalışma akımı çekirdeğin içinde iptal edildiğinden, küçük bir ferrit parçası bunu aşırı ısınmadan veya doymadan yapabilir; bu, düz tek bobinli bir indüktörün aynı boyutta başaramayacağı bir şeydir.

Anahtar parametreler ve seçim

Mühendisler dört numaraya göre bir boğucu seçerler (NextPCB ve Coilcraft rehberliği):

1. Ortak mod empedansı Zcm (bir test frekansında Ω, örneğin 100 MHz) — gürültünün zirve yaptığı yerde daha yükseği seçin.
2. Nominal akım ve DCR — çok fazla akım kabloyu ısıtır veya daha kötüsü çekirdeği doyurur ve empedansı öldürür.
3. Çekirdek malzemesi — ~30 MHz'in altı için MnZn ferrit; NiZn ferrit veya nanokristalin daha yüksek.
4. Kesinti ve sinyal bant genişliği — bobinin gerçekte istediğiniz sinyali bozmasına izin vermeyin.

Yaygın yanılgı ve eğlenceli gerçek

Yanlış kanı: "Boğucu sadece bir indüktördür." İki bağlı bobindir; onu tek bir bobin olarak sarar ve artık ortak modu diferansiyel moddan ayıramaz. Eğlenceli gerçek: Aynı ferrit halka ve iki telli tel, iki sargıyı seri yardımla bağlarsanız, diferansiyel sinyalleri geçiren ve toprağı izole eden 1:1 izolasyon transformatörüne dönüşür - aynı donanım, farklı iş, yalnızca kablolama değişir.