Ortak bir mod boğulmasına çarpan sinyallere tam olarak ne olur?


22

Ortak mod boğulmasının arkasındaki prensipleri daha iyi anlamaya çalışıyorum. Netleştirmek için birkaç çizim yaptım.

 
Diferansiyel Mod Sinyalleri

Diferansiyel akımlar (diferansiyel voltajlarla tahrik edilir) indüktör çekirdeğinde eşit fakat zıt manyetik alanlar B oluşturur :

görüntü tanımını buraya girin

Bu manyetik alanlar birbirlerini iptal eder, böylece çekirdekteki net akı sıfırdır. Dolayısıyla, bu diferansiyel akımlar herhangi bir empedansı "hissetmez".

 
Ortak mod sinyalleri

Buna karşılık, ortak mod akımları çekirdekte eşit ve ilave manyetik alanlar oluşturur. Bu yüzden yüksek bir empedansı "hissediyorlar" ve üstesinden gelemiyorlar (veya üstesinden gelmek, çok zayıflatıldıkları anlamına geliyor).

görüntü tanımını buraya girin

Ama tam olarak ne oluyor? Aşağıda anlatacağım birkaç teorim var.

 
Ortak Mod Sinyalleri - Teori 1

İlk düşüncem, ortak mod sinyalinin boğaza çarpması ve içeride manyetik bir akı yaratmasıydı. Bunu yaparak, çok fazla enerji (histerezis ve belki başka etkiler) ısı olarak kaybolur. Sadece küçük bir kısmı geçiyor:

görüntü tanımını buraya girin

görüntü tanımını buraya girin

Ne tür bir ortak mod boğması bu şekilde davranır? Gerilim yükselişini "yakmak" benim için çok istenen bir etki gibi görünüyor.

 
Ortak Mod Sinyalleri - Teori 2

Belki de voltaj yükselmesi, çekirdekte çok fazla manyetik akı oluşturma şansını yakalamaz ya da belki çekirdeğin yeterince "kayıp" olmaması gerekir. Gerilim çivisi merkezden seker ve geri döner. Sadece küçük parçalar geçiyor:

görüntü tanımını buraya girin

Boğmanın sağındaki sistem korunsa da, soldaki sistem yansıyan sinyallerle uğraşmak zorundadır. Duran dalgalar gibi kötü şeyler görünebilir.

 
Sorularım

Sana birkaç sorum var:

  1. Teori 1 mi yoksa teori 2'nin en mantıklı olduğunu düşünüyor musunuz?

  2. Bazı ortak mod boğulma tiplerinin, teori 2'de olduğu gibi teori 1'de açıklandığı gibi davranma eğiliminde olduğunu düşünüyor musunuz?

  3. Belki de teorilerimin ikisi de sadece düz yanlış. Öyleyse, gerçekte ne oldu?

Lütfen beni aydınlat.

Yanıtlar:


15

Andy'nin cevabına ek olarak, yazdıklarını tekrarlamaya gerek yok.

Yazdıklarına göre, sorunun boğazı nasıl çalıştığını sezgisel olarak anlamakla ilgili olduğunu düşünüyorum. Bir indüktör düşünün:

görüntü tanımını buraya girin

Bu indüktör sadece bir kabloya sahiptir. Akan akım, bobinin kendisi tarafından toplanan bir manyetik akı oluşturur ve akımın değişmesine karşı çıkan bir voltaj oluşturur. Sanırım bunu biliyorsun.

Şimdi teli boyuna bölün. Artık aynı endüktöre sahipsiniz, ancak aynı yönde iki tel sarılı:

görüntü tanımını buraya girin

Ortak mod akımı bu tellerden aynı yönde akar. Bu nedenle, I akımını taşıyan bir telin veya her biri I / 2 taşıyan iki telinizin olması önemli değildir.

(Her iki tel de Andy'nin ilk resmindeki gibi bağlanmışsa, sonuçta bir tel olması ile aynı olur).

İlk düşüncem, ortak mod sinyalinin boğaza çarpması ve içeride manyetik bir akı yaratmasıydı. Bunu yaparak, çok fazla enerji (histerezis ve belki başka etkiler) ısı olarak kaybolur. Sadece küçük bir kısmı geçiyor

Yani, bu nasıl çalıştığını değil. Basitçe, diferansiyel sinyallere etki etmeyen, sadece ortak modda olan bir indüktördür. Endüktansı nedeniyle ortak mod empedansı ekler.

Peki gürültüyü nasıl giderir?

Basit. Bir indüktördür, bu nedenle sadece empedans ekleyerek, yüksek frekanslı ortak mod akımının akışını engeller.

görüntü tanımını buraya girin

Burada, iki AC kaynağı "Vhc1" ve "Vhc2" aynı değere sahiptir, bu nedenle "LINE1" ve "LINE2" ye ortak mod voltaj gürültüsü eklerler.

Bu gürültü voltajı, boğucu boyunca bir akıma, ardından sağdaki ekipmana neden olacak ve bu akım, ya açık bir topraklamadan (her iki dişli parçası da topraklanmışsa) ya da bulabildiği her türlü yoldan (parazit kapasitansı yoluyla) dönecektir. hava veya diğer donanıma bağlı diğer kablolar).

Kablolardan akan HF ortak mod akımı, onları kötü bir fikir olan antenlere dönüştürür.

Şok, devreye empedans ekler, böylece akımı azaltır. Bu kadar basit.

görüntü tanımını buraya girin

Yukarıdaki resimde, soldaki şok çizgiye ortak mod empedansı ekler ve kapaklar, kalan ortak mod gürültüsünü toprağa kısa devre eder. Bu, temel olarak bir voltaj bölücü veya bir LC düşük geçiş filtresidir, bunun yerine bir kablo yerine iki kablo kullanması gerekir.

"Gerilim bölücü" düşünün. Jikle, kapakların daha iyi bir filtreleme etkisine sahip olmasını sağlayan gürültü kaynağının empedansını arttırır.

Tellerin sarılma şeklinin çeşitli etkileri olabilir. En iyi genel mod filtrelemesi için, kabloları birlikte bükün (veya manyetik çekirdeğin etrafına bütün bir kabloyu sarın). Gösterdiğiniz boğulmalar iki tel arasında biraz mesafe vardır, bu nedenle genel mod filtreleme verimliliği biraz daha az olacaktır. Bununla birlikte, iki tel arasındaki yalıtım çok daha iyidir ve bu sarım aynı zamanda her bir kabloya diferansiyel mod endüktansı ekler ve bu da bileşeni iki rol gerçekleştirir.

İkiden fazla kablo kullanılabilir. Aslında, bütün bir kabloyu ferrit bir çekirdekten geçirebilirsiniz (bilgisayarınızda bunlardan birine sahip bir USB kablosu arayın):

görüntü tanımını buraya girin

Grafik, ortak modda kablonuza eklenen empedansı gösterir.

Ayrıca, ferrit boğulmaları kayıplıdır. Bu, malzemenin yüksek frekansta düşük verime sahip, oldukça berbat bir transformatör olarak tasarlandığı anlamına gelir. Yüksek histerezis vardır. Bu, HF manyetik alanlarını ısıya dönüştürdüğü anlamına gelir. Böylece, belli bir frekansın üzerinde, indüktör endüktif olmayı durdurur ve daha çok bir direnç gibi davranır.

Boğazı bir kabloya koyarsanız, kabloyu verimli bir antene dönüştürebilecek rezonansları öldürdüğü için kayıp olması çok yararlıdır.

DÜZENLE

Bir ferrit boncuk empedansını kontrol edin. Bu, ortak bir mod boğması değil, ancak ilginç özellikler ferrit malzemenin kendisindedir. Bifilar yara olsaydı, ortak mod empedansı aynı özelliklere sahip olurdu.

görüntü tanımını buraya girin

( kaynak )

"X" işaretli kısım endüktif empedanstır. Ve "R" işaretli kısım dirençtir. Bu kısım bir indüktör olarak emilir, çok düşük Q, çok fazla kayıp olur, bununla ayarlanmış bir LC tank devresi yapmanın bir yolu olmazdı. Ancak, HF gürültüsünü ısıya dönüştürmek istediğinizde kayıplar büyüktür.

Pek çok farklı ferrit malzemesi vardır, bazıları düşük kayıplar için optimize edilmiştir ve iyi kalitede indüktörler yaparlar, bazıları belirli frekanslarda yüksek kayıplar için optimize edilmiştir.

Eğer bir indükleyici olarak değil "EMI bastırma" veya "ferrit boncuk" veya "boğulma" olarak belirtilmişse, kayıplı malzemeler elde edersiniz. Ardından, istediğiniz frekansları filtreleyeceklerinden emin olmak için empedans eğrisini kontrol etmeniz gerekir.


Çok teşekkür ederim. Konu hakkında tam bir yazı yazdın! Son paragraflarına atlamak istiyorum. Diyorsunuz: "Ferrit boğucuları da kayıp. ... kayıplı olması, rezonansları öldürdüğü için çok faydalı." Bu konuya daha derinden girebilir misiniz? Kayıplı ve kayıpsız ortak mod filtresini nasıl ayırt edebilirim ve bunları değerlendirmeme yardımcı olacak grafik türleri nelerdir?
K.Mulier

yukarıdaki düzenlemeye göz
atın

Düzenleme için çok teşekkür ederim. Maalesef, birçok ortak mod boğazı veri sayfaları sadece toplam empedansı (Z) gösteren ve R ve X bileşenlerinde ayırmayan bir grafik verir. Ferrit çekirdeğindeki kayıplar, gürültüyü "yakmak" için mükemmeldir. Ancak ortak mod boğulmasından önce veya sonra paralel kapasitörlerin yerleştirilmesi tavsiye edilmez mi? Kötü çınlama ve salınım etkileri oluşmayacak şekilde onları nasıl hesaplarsınız? Yardımlarınız için çok teşekkür ederim :-)
K.Mulier

Yukarıdaki şebeke filtresinde, kapaklar var. Bununla birlikte, eğer cihazınız, örneğin küçük bir HDD muhafazası gibi kendinden güçlü bir usb cihaz ise, kapakları bağlamak için hiçbir toprak / toprak yoktur. Bu nedenle, genel mod gürültüsünü azaltmanın ve kablonun anten olmasını engellemenin tek yolu, gürültüyü ilk etapta üretmek ya da bir boğmaca ile ortak mod empedansını artırmak değildir.
peufeu

@DanielTork Ne sorduğundan emin değilim ... Bir indüktör bu şekilde çalışır: bir bobin içindeki akım, aynı bobin içinde manyetik akı yaratan manyetik bir bobin oluşturur ve bobin içinde akımın tersine akım oluşturur. Yaygın bir mod boğucu, 1 yerine 2 bobin içerir. Akım ters yönde 2 bobinde çalıştığında, ters yönde kutuplanan manyetik alanlar yaratır, böylece manyetik akı yaratmaz ve bobinlere voltaj indüklemez.
peufeu

12

Sıradan ortak mod boğulmaları için, diferansiyel mod empedansı esas olarak tel dirençlerine indirgenirken, ortak mod empedansı, küçük bir bileşen olarak tel direnci ile büyük ölçüde endüktiftir.

Endüktans arttıkça, ortak mod sinyal zayıflaması arttıkça, amaç daha yüksek endüktansa sahip olmaktır. Bu, çekirdek doygunluğundan ve çekirdek kayıplarından kaçınmayı amaçlayan tasarımlara yol açar, bu nedenle, ferromanyetik çekirdekten doğrusal olmama dikkate alındığında bile, sıradan, iki sarımlı, yaygın olan bir daha boğucu, ortak mod sinyaline temel olarak endüktif bir empedans sunar.

Bu nedenle, boğaza içinde çok az güç harcanır, bu nedenle ortak mod sinyali esasen nereden geldiği "geri yansıtılır".

ST'den bu ilgili belgeye bakın:

Özellikle bu alıntılar (benimki vurgusu):


görüntü tanımını buraya girin

[...]

görüntü tanımını buraya girin


Sadece açık olmak gerekirse, endüktif bir empedansın kaynağa yansımasını gerektirmesi, enerji ilkesinin korunmasına bağlıdır. Temel mod sinyal enerjisinin harcanmasını (ısıya dönüştürülmesi) hesaba katabilecek hiçbir dirençli bileşen olmadığından, bu enerjinin başka bir yere gitmesi gerekir : boğulmada oluşan manyetik alanda depolanır (geçici olarak) ve geldiği yerden geri yansıyordu.


Bununla birlikte, gerçek bir CM boğması, öncelikle parazitik kapasitans nedeniyle daha karmaşık bir davranış sergileyecek ve burada mavi eğri tarafından gösterildiği gibi, empedans büyüklüğünde bir rezonans tepe noktası gösterecektir (yukarıda aynı belgeden):

görüntü tanımını buraya girin


İlginç, çok teşekkür ederim :-). Sadece aşağıdaki şekli anlamıyorum. Neden mavi eğri - ortak mod empedansı - 30MHz altındaki frekanslar için sadece 3 Ohm? Aslında, bu frekanslar için diferansiyel mod empedansı, genel mod empedansından daha yüksek görünmektedir. Bu garip ...
K.Mulier

@ K.Mulier Yukarıdaki alıntılardan denklemleri anlarsanız, bu garip değildir. Eşit.8, 9'dan itibaren, düşük frekanslar için, yani f & 0; Z1diff = R1 ve Z2diff = R2 olduğunu görüyoruz. Eşdeğer 6,7'den Z1cm ve R1 ve Z2cm ve R2 olduğunu görüyoruz. Bu son yaklaşık eşitlik daha iyi teorik olan 1 bağlanma katsayısı k 1'e yaklaştığından daha yakındır. L1 ve L2 M ile eşleşmezse, Z1cm Z1 çapından büyük olur. Aynı Z2 için de geçerlidir. BTW, burada empedansın büyüklüğünden bahsediyoruz.
Lorenzo Donati,

9

Normal diferansiyel akımlar için, iki sargı endüktanslarını etkili bir şekilde "çıkarır" ve böylece akım zorlukla engellenir.

Akım ortak mod olduğunda, her iki bobinin tam endüktansı mevcuttur ve dolayısıyla akım çok daha güçlü bir şekilde engellenir.

Aşağıda yardımcı olması gereken bir resim var. Akımlardan birinin yönünü tersine çevirdiğinizde elde ettiğiniz farklı empedansları gösteren tek bir giriş ve çıkış gösterilmiştir.

İlk senaryo, engellemek istediğimiz ortak bir mod akımı içindir: -

görüntü tanımını buraya girin

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.