วิธีการเลือกระหว่างโหมดทั่วไปและตัวกรองสัญญาณรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียล

เมื่อวงจรประสบกับสัญญาณรบกวนที่ไม่พึงประสงค์ วิศวกรจะต้องเลือกตัวกรองที่ถูกต้อง การตัดสินใจขึ้นอยู่กับประเภทของเสียงรบกวน: โหมดทั่วไปหรือโหมดดิฟเฟอเรนเชียล สัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปจะปรากฏเหมือนกันบนทั้งสองสายสัมพันธ์กับกราวด์ สัญญาณรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียลจะปรากฏเป็นความต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างสองไลน์ การเปรียบเทียบที่เป็นประโยชน์คือทางหลวงสองเลน โหมดทั่วไปมีลักษณะคล้ายกับทั้งสองเลนที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันโดยสัมพันธ์กับไหล่ทาง โหมดดิฟเฟอเรนเชียลจะมีลักษณะคล้ายกับการจราจรที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม การเลือกตัวกรองสัญญาณรบกวนที่เหมาะสมเริ่มต้นด้วยการระบุประเภทของสัญญาณรบกวนที่มีอยู่ การระบุดังกล่าวจะนำไปสู่โซลูชันตัวกรองที่เหมาะสม การเลือกตัวกรองสัญญาณรบกวนไม่ถูกต้องอาจทำให้ปัญหาเสียงรบกวนแย่ลงหรือปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ได้รับการแก้ไข ดังนั้นการทำความเข้าใจเสียงรบกวนทั้งสองประเภทนี้จึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบวงจรที่มีประสิทธิภาพ

โหมดทั่วไปกับเสียงรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียล

การกำหนดสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไป

สัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปจะปรากฏเมื่อมีการผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่เหมือนกันบนสายสัญญาณทั้งสองเส้นสัมพันธ์กับกราวด์ทั่วไป สัญญาณรบกวนประเภทนี้ใช้เฟสและแอมพลิจูดเดียวกันบนตัวนำทั้งสองตัว การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกและกราวด์กราวด์จะสร้างสัญญาณรบกวนในโหมดที่พบบ่อยที่สุด

การเปรียบเทียบทางเท้าแสดงให้เห็นสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปอย่างชัดเจน คนสองคนเดินเคียงข้างกันในทิศทางเดียวกันบนทางเท้าเป็นตัวแทนของเส้นสัญญาณทั้งสองเส้น พื้นดินทำหน้าที่เป็นทางเท้านั่นเอง เมื่อทั้งสองคนเคลื่อนที่ไปด้วยกันโดยสัมพันธ์กับทางเท้า พวกเขาจะสะท้อนพฤติกรรมเสียงรบกวนในโหมดทั่วไป ทั้งสองสายนำสัญญาณที่ไม่พึงประสงค์เหมือนกันเมื่อเทียบกับกราวด์

การส่งสัญญาณที่แตกต่างกันอาศัยการปฏิเสธโหมดทั่วไปเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณ เมื่อสายไฟสองเส้นเดินชิดกันเป็นคู่ดิฟเฟอเรนเชียล EMI ภายนอกจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเสียงที่เกือบเท่ากันบนทั้งสองสาย เครื่องรับจะลบสัญญาณหนึ่งออกจากอีกสัญญาณหนึ่ง โดยยกเลิกส่วนประกอบสัญญาณรบกวนที่เหมือนกัน การยกเลิกนี้จะรักษาความต่างของแรงดันไฟฟ้าเดิมไว้ สัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปจะกลายเป็นปัญหาเมื่อเกินความสามารถ CMRR ของผู้รับ ค่า CMRR อยู่ระหว่าง 40 ถึง 60 dB และลดเสียงรบกวนได้ 100 ถึง 1,000 เท่า

ความไม่สมดุลของการติดตามจะลดประสิทธิภาพในการปฏิเสธ สำหรับสัญญาณ 10 Gbps ที่มีคาบบิต 100 ps ค่าความเบ้สูงสุดที่อนุญาตคือประมาณ 10 ps ความยาวรอยไม่ตรงกันประมาณ 2 มม. บนวัสดุ FR-4 ทำให้เกิดการเอียงนี้ ความไม่ตรงกันนี้จะแปลงสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปเป็นสัญญาณรบกวนที่แตกต่างกัน ซึ่งจะทำให้ความสมบูรณ์ของสัญญาณลดลง

กราวด์กราวด์จะสร้างแหล่งสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปที่สำคัญอีกแหล่งหนึ่ง ในระบบเก็บข้อมูลทางอุตสาหกรรม การเชื่อมต่อเทอร์มินัลเซ็นเซอร์หลายตัว อินพุตคอมมอนแบบอะนาล็อก และกราวด์กราวด์เข้ากับแหล่งจ่ายไฟลบเดียวกันจะสร้างเส้นทางนำไฟฟ้าหลายเส้นระหว่างจุดกราวด์ การกำหนดค่านี้ช่วยให้กระแสหมุนเวียนจากความต่างศักย์กราวด์ของสายหลัก AC เชื่อมต่อกับกราวด์สัญญาณได้ ผลลัพธ์จะแสดงออกมาเป็นค่าชดเชยแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันระหว่างจุดกราวด์ วิศวกรสังเกตสัญญาณรบกวนจากจุดสูงสุดถึงจุดสูงสุดประมาณ 1 mA บนสัญญาณ 4-20 mA และสัญญาณรบกวนจากจุดสูงสุดถึงจุดสูงสุดประมาณ 50 mV บนเอาท์พุตเซ็นเซอร์ 0-5 V จากข้อต่อกราวด์กราวด์ เทคนิคการต่อลงดินที่เหมาะสมจะป้องกันไม่ให้เกิดลูปเหล่านี้

กราวด์กราวด์เกิดขึ้นเมื่อมีเส้นทางนำไฟฟ้าหลายเส้นทางระหว่างจุดสองจุดในระบบกราวด์ การผูกส่วนร่วมของแหล่งจ่ายไฟที่แยกจากกันทางกายภาพสองตัวเข้าด้วยกันจะทำให้เกิดวงวนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ วงจรนี้ทำหน้าที่เหมือนเสาอากาศ โดยคอยจับสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าจากสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม กระแสที่ไหลในคอมมอนเรลนี้จะสร้างแรงดันไฟฟ้าชดเชยที่แตกต่างกันระหว่างจุดกราวด์ต่างๆ ในระบบ

การกำหนดสัญญาณรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียล

สัญญาณรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียลเกิดขึ้นจากความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างสายสัญญาณทั้งสองเส้น สัญญาณรบกวนประเภทนี้จะปรากฏข้ามเส้นมากกว่าระหว่างแต่ละเส้นกับกราวด์ การสลับกระแสภายในวงจรจะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียลมากที่สุด

คนสองคนที่เดินเข้าหากันบนเส้นทางเดียวกันทำให้เกิดการเปรียบเทียบที่ชัดเจน เมื่อบุคคลเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม การเคลื่อนไหวสัมพันธ์กันจะสร้างความแตกต่างระหว่างบุคคลเหล่านั้น ในทำนองเดียวกัน สัญญาณรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียลจะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ระหว่างตัวนำทั้งสอง

ตัวแปลง DC-DC สร้างสัญญาณรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียลอย่างมีนัยสำคัญ ตารางต่อไปนี้สรุปลักษณะทั่วไป:

ตัวเหนี่ยวนำซีรีส์ 100 µH ให้การลดเสียงรบกวนได้ 10 ถึง 18 dB แผ่นกรองภายนอกที่มีการออกแบบที่เหมาะสมสามารถลดขนาดได้เกือบสมบูรณ์ การทำความเข้าใจลักษณะความถี่เหล่านี้ช่วยให้วิศวกรเลือกส่วนประกอบการกรองที่เหมาะสมได้ วิศวกรที่ออกแบบตัวกรองสำหรับคอนเวอร์เตอร์เหล่านี้จะต้องระบุช่วงความถี่นี้เพื่อให้การลดเสียงรบกวนมีประสิทธิผล

วิธีการทำงานของ Chokes โหมดทั่วไป

ขดลวดสองขั้วและการยกเลิกสนาม

โช้คโหมดทั่วไปใช้ขดลวดสองขดลวดพันกันบนแกนแม่เหล็กเส้นเดียว โครงสร้างนี้เรียกว่าขดลวดแบบไบฟิลาร์ ขดลวดทั้งสองมีจำนวนรอบเท่ากันและใช้วัสดุแกนกลางร่วมกัน วัสดุแกนกลางเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพความถี่ของโช้ค แกนเฟอร์ไรต์ป้องกันสัญญาณรบกวนความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ทำงานภายในช่วงความถี่ที่แคบกว่า แกนโลหะที่เป็นผงรองรับช่วงความถี่ที่กว้างกว่าแต่อาจกักเก็บพลังงานได้มากกว่า ซึ่งอาจนำไปสู่การสร้างความร้อนหรือการสูญเสียตัวเหนี่ยวนำ วัสดุแกนกลางใดๆ จะต้องทนต่อความผันผวนของกระแสซ้ำๆ โดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไปหรือสูญเสียการเหนี่ยวนำ

การจัดเรียงแบบไบฟิลาร์ทำให้เกิดพฤติกรรมทางแม่เหล็กที่น่าทึ่ง สำหรับสัญญาณโหมดดิฟเฟอเรนเชียล กระแสที่ต้องการจะไหลในทิศทางตรงกันข้ามผ่านขดลวดทั้งสอง กระแสน้ำที่ตรงข้ามกันเหล่านี้จะสร้างสนามแม่เหล็กที่หักล้างกันโดยสิ้นเชิง ฟลักซ์สุทธิในแกนกลางยังคงอยู่ใกล้ศูนย์ การยกเลิกนี้ทำให้เกิดความต้านทาน DC ต่ำเป็นพิเศษ ช่วยให้สัญญาณที่ต้องการผ่านได้โดยมีการสูญเสียน้อยที่สุด สำหรับสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไป กระแสจะไหลไปในทิศทางเดียวกันผ่านขดลวดทั้งสอง สนามแม่เหล็กจะเสริมกำลังซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดฟลักซ์ที่รุนแรงในแกนกลาง สนามเสริมแรงนี้สร้างอิมพีแดนซ์สูงที่ปิดกั้นเสียงรบกวน

หลักการสำคัญ: สำหรับสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล กระแสที่ต้องการจะไหลในทิศทางตรงกันข้าม ส่งผลให้สนามแม่เหล็กของพวกมันหักล้างกัน ซึ่งทำให้สัญญาณไหลได้อย่างอิสระโดยไม่ผิดเพี้ยน ในทางตรงกันข้าม กระแสสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปจะไหลไปในทิศทางเดียวกัน ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งขึ้น และสร้างความต้านทานสูงที่กักเก็บสัญญาณรบกวน

ความต้านทานต่อสัญญาณรบกวนสูง สัญญาณต่ำ

พฤติกรรมอิมพีแดนซ์ของโช้คโหมดทั่วไปขึ้นอยู่กับทิศทางปัจจุบันทั้งหมด ตารางด้านล่างสรุปความสัมพันธ์นี้:

ขดลวดแบบไบฟิลาร์ช่วยลดความเหนี่ยวนำการรั่วไหลโดยเจตนา การวางตำแหน่งขดลวดแบบเคียงข้างกันช่วยลดสนามที่หลงทาง ความเหนี่ยวนำการรั่วไหลต่ำนี้ส่งผลให้อิมพีแดนซ์โหมดดิฟเฟอเรนเชียลต่ำ ตัวเลือกการออกแบบนี้พิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อโช้กสายข้อมูล ช่วยให้สัญญาณโหมดดิฟเฟอเรนเชียลส่งผ่านได้โดยมีอิมพีแดนซ์น้อยที่สุด รักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณโดยหลีกเลี่ยงการลดเวลาที่เพิ่มขึ้นและป้องกันการกระวนกระวายใจ ในทางตรงกันข้าม ขดลวดแบบตัดขวางจะเพิ่มการเหนี่ยวนำการรั่วไหลสำหรับการลดทอนโหมดดิฟเฟอเรนเชียลในตัวกรองหลัก แต่โช้คแบบไบฟิลาร์ไม่สามารถตอบสนองวัตถุประสงค์นี้ได้

การปราบปรามแบบกำหนดเป้าหมายนี้ทำให้โช้คโหมดทั่วไปเหมาะสำหรับคู่ดิฟเฟอเรนเชียลและสายไฟ โช้คจะกรองเฉพาะสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปที่ไม่ต้องการ ขณะเดียวกันก็ปล่อยให้สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลที่ต้องการไม่ถูกแตะต้อง วิศวกรสามารถวางส่วนประกอบเหล่านี้ต่ออนุกรมกับสายสัญญาณโดยไม่ต้องกังวลว่าข้อมูลที่ส่งมาจะบิดเบือน

ตัวเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียลทำงานอย่างไร

อิมพีแดนซ์คอยล์เดี่ยวและซีรีย์

ตัวเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียลใช้ขดลวดเดี่ยวพันบนแกนแม่เหล็ก ตัวเหนี่ยวนำจะวางอนุกรมกับสายไฟ โครงสร้างนี้นำเสนอความต้านทานต่อกระแสความถี่สูงทั้งหมด ทั้งเสียงรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียลและเสียงรบกวนในโหมดทั่วไปจะมีการลดทอนลงบ้าง ความต้านทานเพิ่มขึ้นตามความถี่

กระแสอิ่มตัวจะเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดการทำงานจริง

กระแสความอิ่มตัว (I_sat) ส่งผลกระทบต่อการกรอง: เมื่อกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานเกินเกณฑ์ความอิ่มตัว แกนกลางจะอิ่มตัว ส่งผลให้ตัวเหนี่ยวนำลดลงอย่างรวดเร็ว การล่มสลายของตัวเหนี่ยวนำนี้ลดระดับความสามารถของตัวเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียลในการลดทอนสัญญาณรบกวนโดยตรง ดังนั้นจึงต้องเลือกกระแสอิ่มตัวให้เกินกระแสสูงสุดของวงจรเพื่อรักษาประสิทธิภาพการกรองให้เสถียร

ความถี่เรโซแนนซ์ในตัวเองถือเป็นขีดจำกัดบนของการกรองที่มีประสิทธิภาพ

โช้คโหมดทั่วไป 10 mH แสดงความถี่เรโซแนนซ์ในตัว (SRF) ที่ 200 kHz ที่สูงกว่าความถี่นี้ โช้คจะทำงานเหมือนตัวเก็บประจุ ไม่ใช่ตัวเหนี่ยวนำ เมื่อออกแบบตัวกรองสำหรับสัญญาณรบกวนที่สูงกว่า 1 MHz ต้องพิจารณาคุณลักษณะความถี่ของตัวเหนี่ยวนำอย่างรอบคอบ เนื่องจากพฤติกรรมอุปนัยของส่วนประกอบจะสูญเสียไปเกินกว่า SRF ทำให้ไม่สามารถกรองสัญญาณรบกวนในการสลับความถี่สูงได้

SRF ขึ้นอยู่กับความจุไฟฟ้าระหว่างขดลวด โดยทั่วไปคือ 0.5 ถึง 5 pF ความจุนี้ก่อให้เกิดวงจรเรโซแนนซ์ขนานกับตัวเหนี่ยวนำ เหนือ SRF อิมพีแดนซ์จะกลายเป็นตัวเก็บประจุ SRF จะต้องเกินความถี่ในการทำงานอย่างน้อยสามครั้ง ตัวกรองสำหรับ 100 MHz ต้องใช้ตัวเหนี่ยวนำที่มี SRF สูงกว่า 300 MHz

การกรองระลอกเส้นและการสลับสัญญาณรบกวน

ตัวเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียลทำหน้าที่เป็นตัวกรองเอนกประสงค์ สามารถกรองสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปบางส่วนได้ แต่จุดประสงค์หลักคือการปิดกั้นกระแสกระเพื่อมของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลและการสลับสัญญาณรบกวน ตัวแปลง DC-DC สร้างกระแสกระเพื่อมที่มีนัยสำคัญ

การลดกระแสกระเพื่อมแสดงถึงทางเลือกในการออกแบบ

· กระแสริปเปิลทั่วไปถูกเลือกเป็น20–40% ของกระแสเอาต์พุตเฉลี่ย

· จุดเริ่มต้นทั่วไปคือ30% แสดงเป็น ΔIL = 0.3 × IL

· ช่วงนี้เป็นแนวทางการออกแบบ ไม่ใช่ขีดจำกัดทางกายภาพคงที่

เป้าหมายการออกแบบมาตรฐานคือกระแสริปเปิล 30% สำหรับเอาต์พุต 5 A หมายความว่า ΔIL = 0.3 × 5 A = 1.5 A การลดระลอกคลื่นจะปรับปรุงคุณภาพเอาต์พุตให้ดียิ่งขึ้น แต่ต้องใช้ตัวเหนี่ยวนำที่ใหญ่กว่า ระลอกที่เพิ่มขึ้นจะลดการเหนี่ยวนำ แต่จะเพิ่มความเครียดกระแสสูงสุด ค่า 30% ให้ค่าเริ่มต้นที่สมดุล

ตัวเหนี่ยวนำจะต้องจัดการกับกระแสสูงสุดโดยไม่ทำให้อิ่มตัว กระแสพีคเท่ากับกระแสเอาท์พุตเฉลี่ยบวกครึ่งหนึ่งของกระแสริปเปิล สำหรับเอาต์พุต 5 A ที่มีการกระเพื่อม 30% กระแสไฟสูงสุดจะอยู่ที่ 5.75 A อัตรากระแสความอิ่มตัวจะต้องเกินค่านี้

การเลือกตัวกรองสัญญาณรบกวน: พารามิเตอร์หลัก

การระบุแหล่งที่มาของเสียงของคุณ

ขั้นตอนแรกในกระบวนการเลือกตัวกรองสัญญาณรบกวนจำเป็นต้องระบุประเภทของสัญญาณรบกวน วิศวกรจะวัดสัญญาณรบกวนระหว่างเส้นสัญญาณสองเส้น และระหว่างแต่ละเส้นกับกราวด์ เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการกำหนดคุณลักษณะนี้

ผู้ปฏิบัติงานปฏิบัติตามขั้นตอนที่เป็นระบบ ขั้นแรก ระบุลักษณะของสัญญาณรบกวนโดยการวัดความถี่กลาง แบนด์วิธ แอมพลิจูด พฤติกรรมชั่วคราว และคุณลักษณะการมอดูเลชั่น ต่อไป จำแนกแหล่งกำเนิดเสียง สัญญาณคลื่นต่อเนื่องที่ความถี่กลมบ่งบอกถึงออสซิลเลเตอร์หรือนาฬิกา สัญญาณที่มีแถบด้านข้างที่ความถี่ของสายไฟบ่งชี้สัญญาณรบกวนที่เกี่ยวข้องกับสายไฟ สัญญาณรบกวนที่กว้างบ่งบอกถึงสัญญาณรบกวนบรอดแบนด์จากการเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟหรือไดรเวอร์ LED สุดท้าย ให้ใช้โพรบสนามระยะใกล้เพื่อดมสัญญาณใกล้แหล่งที่น่าสงสัย เช่น อุปกรณ์จ่ายไฟ วงจรดิจิตอล หรือสายเคเบิล สัญญาณจะแรงที่สุดที่แหล่งกำเนิดนั้นเอง

การปรับแบนด์วิธความละเอียดพิสูจน์ได้ว่ามีความสำคัญ เริ่มต้นด้วยแบนด์วิดธ์ที่มีความละเอียดกว้างเพื่อดูภาพรวมอย่างรวดเร็ว เมื่อสัญญาณที่น่าสงสัยปรากฏขึ้น ให้จำกัดแบนด์วิดท์ความละเอียดให้แคบลงเพื่อแก้ไขสัญญาณที่มีระยะห่างใกล้เคียงกัน สำหรับสัญญาณย่านความถี่แคบมาก เช่น ออสซิลเลเตอร์รั่วหรือเดือย CW ให้ใช้แบนด์วิดท์ความละเอียดที่แคบที่สุดที่มีอยู่เพื่อวัดความถี่ที่แน่นอน

หัววัดส่วนต่างจะวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดโดยไม่ต้องมีการอ้างอิงกราวด์ โพรบนี้จะปฏิเสธสัญญาณโหมดทั่วไป ซึ่งทำให้มีประสิทธิภาพสูงในการจับสัญญาณระดับต่ำในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดัง ในการตรวจสอบการปฏิเสธโหมดทั่วไปของโพรบ ผู้ปฏิบัติงานจะลัดวงจรอินพุตดิฟเฟอเรนเชียลและเชื่อมต่อปลายโพรบทั้งสองเข้ากับจุดเดียวกันในวงจร การแบ่งแอมพลิจูดของเอาต์พุตของโพรบทดสอบด้วยแอมพลิจูดของสัญญาณอินพุตจะทำให้ได้ CMRR การทำการทดลองนี้ซ้ำหลายๆ ความถี่บนแผน CMRR จะตรวจสอบประสิทธิภาพในช่วงความถี่

หากสัญญาณรบกวนปรากฏเหมือนกันบนทั้งสองสายสัมพันธ์กับกราวด์ แสดงว่าประเภทสัญญาณรบกวนนั้นอยู่ในโหมดทั่วไป หากสัญญาณรบกวนปรากฏเป็นแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันระหว่างสองสาย ประเภทของสัญญาณรบกวนจะเป็นโหมดดิฟเฟอเรนเชียล ความแตกต่างนี้จะกำหนดตัวเลือกตัวกรองที่ถูกต้อง

การประเมินความต้านทาน กระแสไฟฟ้า และขนาด

สำหรับโช้คโหมดทั่วไป อิมพีแดนซ์ที่ความถี่เสียงเฉพาะจะกำหนดประสิทธิภาพในการกรอง อิมพีแดนซ์จะต้องสูงเพียงพอที่ความถี่เสียงเป้าหมาย ความถี่สะท้อนในตัวเองจะต้องเกินความถี่เสียงสูงสุดที่สนใจ

กระแสไฟที่กำหนดจะต้องรองรับการทำงานต่อเนื่องโดยไม่มีการระบายความร้อน กระแส RMS ต่อเนื่องต้องอยู่ภายในพิกัดกระแสสำหรับแอปพลิเคชัน อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะต้องอยู่ภายในขีดจำกัดเพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของตัวเหนี่ยวนำ

ต้องเลือกกระแสอิ่มตัวให้เกินกระแสสูงสุดของวงจรเพื่อรักษาประสิทธิภาพการกรองให้เสถียร กระแสไฟฟ้าที่ใช้งานไม่ควรเกินกระแสไฟฟ้าที่กำหนดสำหรับการทำงานต่อเนื่อง และอาจจำเป็นต้องลดพิกัดที่อุณหภูมิสูง

ความต้านทานกระแสตรงกำหนดการสูญเสียพลังงาน การสูญเสียI²Rเท่ากับกระแส RMS กำลังสองคูณด้วย DCR ความเหนี่ยวนำการรั่วไหลจะแตกต่างกันไปในแต่ละการออกแบบ และบางครั้งก็ทำหน้าที่เป็นตัวกรองโหมดดิฟเฟอเรนเชียล วิศวกรจะต้องควบคุมพารามิเตอร์นี้อย่างระมัดระวัง

สำหรับตัวเหนี่ยวนำดิฟเฟอเรนเชียล กระแสอิ่มตัวและความต้านทานกระแสตรงจะสร้างเกณฑ์การเลือกหลัก ตัวเหนี่ยวนำจะต้องไม่อิ่มตัวที่กระแสสูงสุด DCR จะต้องอยู่ในระดับต่ำพอที่จะลดการสูญเสียพลังงานและการสร้างความร้อนให้เหลือน้อยที่สุด

ขนาดและราคาแพ็คเกจทำให้การเลือกตัวกรองสัญญาณรบกวนสมบูรณ์ อุปกรณ์ยึดติดบนพื้นผิวเหมาะกับเค้าโครง PCB ขนาดกะทัดรัด การออกแบบโทรอยด์แบบทะลุรูให้ข้อดีที่แตกต่างกัน การเลือกใช้วัสดุแกนหลักระหว่างเฟอร์ไรต์และโลหะผงส่งผลต่อทั้งต้นทุนและประสิทธิภาพ กระแสไฟที่สูงกว่าต้องใช้เกจลวดที่ใหญ่กว่า ซึ่งจะลดจำนวนรอบและลดอิมพีแดนซ์ลง เทคนิคการพันขดลวดที่ปรับให้เหมาะสมสามารถปรับปรุงแฟกเตอร์การเติมทองแดงสำหรับการออกแบบกระแสสูงได้ กระบวนการเลือกตัวกรองสัญญาณรบกวนต้องปรับสมดุลพารามิเตอร์ทั้งหมดเหล่านี้กับข้อจำกัดของแอปพลิเคชัน

การเลือกตัวกรองที่เหมาะสมจะตรงไปตรงมาและมีกระบวนการที่ชัดเจน วิศวกรจะต้องระบุประเภทของเสียงรบกวนก่อน โดยจะวัดว่าสัญญาณรบกวนปรากฏระหว่างเส้นหรือระหว่างแต่ละเส้นกับพื้น การวัดเพียงครั้งเดียวนี้จะกำหนดเส้นทางการเลือกตัวกรองสัญญาณรบกวนทั้งหมด

รายการตรวจสอบง่ายๆ จะเป็นแนวทางในการตัดสินใจ:

1. วัดเสียงรบกวนระหว่างเส้นและระหว่างแต่ละเส้นกับกราวด์

2. เลือกโช้คโหมดทั่วไปสำหรับสัญญาณรบกวนที่เหมือนกันบนทั้งสองสายที่สัมพันธ์กับกราวด์

3. เลือกตัวเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียลสำหรับสัญญาณรบกวนที่ปรากฏเป็นความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างเส้น

4. ตรวจสอบอิมพีแดนซ์ที่ความถี่เสียง อัตรากระแส และขนาดทางกายภาพ

การทำความเข้าใจเสียงรบกวนทั้งสองประเภทนี้จะเปลี่ยนตัวเลือกที่ซับซ้อนให้เป็นการตัดสินใจเชิงตรรกะ วิศวกรที่เชี่ยวชาญในความแตกต่างนี้เลือกตัวกรองที่มีประสิทธิภาพด้วยความมั่นใจ

คำถามที่พบบ่อย

โช้กโหมดทั่วไปสามารถกรองสัญญาณรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียลได้หรือไม่

โช้คโหมดทั่วไปให้การกรองโหมดดิฟเฟอเรนเชียลน้อยที่สุดผ่านการเหนี่ยวนำการรั่วไหล ความเหนี่ยวนำที่หลงทางนี้แตกต่างกันไปในแต่ละการออกแบบ และยังคงมีเจตนาให้โช้คแผลแบบไบฟิลาร์ต่ำ สำหรับการลดทอนโหมดดิฟเฟอเรนเชียลอย่างมาก วิศวกรควรจับคู่โช้คโหมดทั่วไปกับตัวเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียลที่แยกจากกัน แทนที่จะอาศัยการรั่วไหลเพียงอย่างเดียว

จะเกิดอะไรขึ้นหากติดตั้งตัวกรองผิดประเภท?

การติดตั้งตัวเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียลสำหรับปัญหาสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปทำให้เสียงส่วนใหญ่ไม่ได้รับการแก้ไข ตัวเหนี่ยวนำแสดงความต้านทานต่อกระแสโหมดทั่วไป แต่การออกแบบคอยล์เดี่ยวขาดกลไกการเสริมแรงสนามที่ทำให้โช้คโหมดทั่วไปมีประสิทธิภาพ เสียงรบกวนยังคงมีอยู่ และวงจรยังคงมีสัญญาณรบกวนอยู่

ความอิ่มตัวของสีส่งผลต่อประสิทธิภาพของตัวกรองอย่างไร

เมื่อกระแสไฟฟ้าเกินเกณฑ์ความอิ่มตัว แกนกลางจะสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ความเหนี่ยวนำลดลงอย่างรวดเร็ว และตัวกรองจะหยุดการลดทอนสัญญาณรบกวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ วิศวกรต้องเลือกส่วนประกอบที่มีพิกัดกระแสอิ่มตัวเกินกระแสสูงสุดของวงจร

การเลือกตัวกรองสำหรับสายไฟฟ้าและสายข้อมูลแตกต่างกันหรือไม่

ใช่. ตัวกรองสายไฟจะต้องจัดการกับกระแสสูงอย่างต่อเนื่อง และจัดลำดับความสำคัญของกระแสอิ่มตัวและประสิทธิภาพเชิงความร้อน ตัวกรองสายข้อมูลมุ่งเน้นไปที่การรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณ โดยต้องการอิมพีแดนซ์ของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลน้อยที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบือนรูปคลื่น โช้คโหมดทั่วไปรองรับทั้งสองแอปพลิเคชัน แต่เกณฑ์การเลือกจะเน้นพารามิเตอร์ที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับบริบทการติดตั้ง

สามารถรวมตัวกรองหลายตัวเข้าด้วยกันเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้นได้หรือไม่

วิศวกรมักจะรวมตัวกรองทั้งสองประเภทไว้ในดีไซน์เดียว โช้คโหมดทั่วไปที่จับคู่กับตัวเหนี่ยวนำโหมดดิฟเฟอเรนเชียลจะสร้างโซลูชันการกรองที่ครอบคลุม แนวทางนี้จัดการกับเสียงรบกวนทั้งสองประเภทพร้อมกัน กระบวนการเลือกตัวกรองสัญญาณรบกวนควรประเมินคุณลักษณะอิมพีแดนซ์รวมเพื่อให้แน่ใจว่าตัวกรองทำงานร่วมกันโดยไม่มีการโต้ตอบที่ไม่ได้ตั้งใจ