จะเลือกตัวกรอง EMI ได้อย่างไร

อย่างไรก็ตาม ในขณะที่แหล่งจ่ายไฟเหล่านี้จะปฏิบัติตามกฎระเบียบเมื่อทำการทดสอบเพียงอย่างเดียว การเพิ่มลงในระบบอาจนำไปสู่การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งจะต้องมีการกรองเพิ่มเติมเพื่อให้ได้รับการอนุมัติตามกฎข้อบังคับออกจากชั้นวางตัวกรองอีเอ็มไอหากเลือกอย่างเหมาะสมจะเป็นวิธีที่ง่ายในการปรับปรุงการปล่อยมลพิษและปฏิบัติตามกฎระเบียบ

ประวัติ EMI และ EMC

เมื่อจัดการกับปัญหาความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) โดยทั่วไปแล้วจะมีการสร้างแบบจำลองผ่านองค์ประกอบสามส่วน ได้แก่ แหล่งกำเนิดเสียง เส้นทาง และตัวรับ

แหล่งกำเนิดเสียงคืออุปกรณ์หรือโหนดวงจรที่สร้างสัญญาณรบกวนนอกจากตัวจ่ายไฟเองแล้ว แหล่งกำเนิดเสียงอาจรวมถึงอุปกรณ์อื่นๆ เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์ ไดรเวอร์วิดีโอ และเครื่องกำเนิดคลื่นความถี่วิทยุ

เสียงรบกวนที่เกิดจากแหล่งกำเนิดเสียงสามารถส่งผ่านสองเส้นทางทางแรกคือเส้นทางการแผ่รังสี โดยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจะแพร่กระจายสู่อวกาศและเชื่อมต่อกับระบบอื่นๆประการที่สองคือเส้นทางการนำไฟฟ้า โดยสัญญาณจะผ่านตัวนำของระบบ (เช่น การจัดตำแหน่งและระดับ PCB ตัวนำส่วนประกอบ สายไฟอินพุต เป็นต้น)เส้นทางนี้สามารถกลับไปยังสายไฟหลักและส่งผลต่ออุปกรณ์อื่นๆ ที่ได้รับพลังงานจากสายดังกล่าว

ตัวรับคืออุปกรณ์ที่รับเสียงจากแหล่งกำเนิดเสียงและได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนตัวรับสามารถรวมวงจรแอนะล็อกและดิจิตอลเกือบทั้งหมด

เมื่อทำการทดสอบ EMC หน่วยงานกำกับดูแลจะทดสอบแยกต่างหากสำหรับการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดำเนินการและแผ่รังสีรังสีแต่ละประเภทมีขีดจำกัดและช่วงความถี่ของตัวเองตลอดจนวิธีการปราบปรามการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าครอบคลุมช่วงความถี่ที่สูงกว่ามาก (โดยทั่วไปคือ 30 MHz ถึง 1,000 MHz) และอาจถูกจำกัดในวิธีที่สามารถควบคุมได้เมื่อเสียงแพร่กระจายไปทั่วอวกาศนอกจากการใช้เลย์เอาต์และเทคนิคการออกแบบวงจรที่เหมาะสมเพื่อลดสัญญาณรบกวนที่แหล่งกำเนิดเสียงแล้ว ยังสามารถใช้ฉนวนป้องกันเพื่อปราบปรามสัญญาณรบกวนที่แผ่ออกมาได้อีกด้วยในทางกลับกัน การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นครอบคลุมช่วงความถี่ที่ต่ำกว่า (โดยทั่วไปคือ 0.15 Mhz ถึง 30 Mhz) และเนื่องจากผ่าน

ตัวกรอง EMI และข้อกำหนดของระบบ

วิศวกรที่เลือกตัวกรอง EMI ที่วางจำหน่ายทั่วไปอาจมีความสับสนในการเลือกตัวกรองที่ถูกต้องสำหรับระบบของตนขั้นตอนแรกคือการตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวกรอง EMI ตรงตามข้อกำหนดทางไฟฟ้าพื้นฐานรายการสำคัญที่ต้องตรวจสอบ ได้แก่

• กระแสไฟรั่ว ซึ่งเป็นกระแสที่ไหลผ่านกราวด์/กราวด์นอกจากกระแสไฟรั่วจากตัวจ่ายไฟแล้ว ตัวกรอง EMI ยังสร้างกระแสไฟรั่วอีกด้วยด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย กระแสไฟรั่วจึงมีข้อจำกัดด้านกฎระเบียบและผู้ออกแบบควรพิจารณาผลกระทบของการรั่วของตัวกรอง
• พิกัดกระแสซึ่งเป็นกระแสสูงสุดผ่านตัวกรอง EMI ในช่วงอุณหภูมิการทำงานที่ระบุอุณหภูมิในการทำงาน ซึ่งเป็นอุณหภูมิสูงสุดที่อุปกรณ์สามารถทำงานได้
• แรงดันไฟแยก ซึ่งเป็นระดับการแยกที่วัดระหว่างแต่ละสายอินพุตและกราวด์/กราวด์ (ไม่มีการแยกระหว่างอินพุตและเอาต์พุต)
• แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถนำไปใช้กับอินพุตได้การเกินค่านี้จะทำให้ส่วนประกอบภายในเสียหาย

ลักษณะตัวกรอง EMI

หลังจากพบตัวกรอง EMI ที่ตรงตามเงื่อนไขการทำงานของระบบแล้ว ควรตรวจสอบลักษณะการกรองจริงแผ่นข้อมูลโดยทั่วไปจะมีกราฟการสูญเสียการแทรก โดยกราฟหนึ่งแสดงการสูญเสียโหมดทั่วไปและอีกรายการแสดงการสูญเสียโหมดส่วนต่างแผนภูมิเหล่านี้แสดงให้ผู้ใช้เห็นว่าความถี่ของสัญญาณถูกลดทอนระหว่างอินพุตและเอาต์พุตมากน้อยเพียงใด

การสูญเสียการแทรกคืออัตราส่วนของสัญญาณระหว่างอินพุตและเอาต์พุตของตัวกรองเนื่องจากครอบคลุมช่วงความถี่ขนาดใหญ่ ซึ่งปกติจะวัดเป็นเดซิเบลและแสดงเป็นสมการต่อไปนี้

การสูญเสียการแทรก (dB) = 20Log 10 (สัญญาณที่ไม่มีการกรอง/สัญญาณที่กรอง)

สามารถเขียนสมการใหม่เพื่อแก้สัญญาณที่กรองแล้วโดยใช้กฎการหาร

สัญญาณที่กรอง (dB) = สัญญาณที่ไม่มีการกรอง (dB) - การสูญเสียการแทรก (dB)

—— โหมดทั่วไป ------ โหมดส่วนต่าง

(1A)	(2A)	(3A)

บางครั้งไม่มีกราฟ แต่ค่าการลดทอนสัญญาณรบกวนจะแสดงอยู่ในตารางข้อมูลซึ่งมักจะตรงกับช่วงความถี่ที่ใช้การลดทอนตัวอย่างเช่น แผ่นข้อมูลอาจระบุการลดทอน 30 dB ระหว่าง 150 kHz ถึง 1 GHz

รายการสุดท้ายที่ควรทราบเมื่อดูข้อมูลตัวกรองคือแหล่งกำเนิดเสียงและอิมพีแดนซ์โหลดสามารถเปลี่ยนพฤติกรรมของตัวกรองได้การสูญเสียการแทรกที่ระบุในแผ่นข้อมูลได้มาจากการใช้อิมพีแดนซ์ (โดยทั่วไปคือ 50 Ω) ที่อาจแตกต่างอย่างมากจากอิมพีแดนซ์ของระบบที่ใช้ดังนั้นตัวกรองที่แสดงในแผ่นข้อมูลอาจดูดี แต่สิ่งสำคัญคือต้องทดสอบตัวกรองในวงจรเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพภายใต้แหล่งกำเนิดเสียงจริงและสภาวะโหลดของระบบปลายทาง

การเลือกตัวกรอง EMI

เมื่อเลือกตัวกรอง EMI ควรทำการทดสอบ EMC เบื้องต้นสำหรับแหล่งจ่ายไฟที่จะกรองเพื่อให้ได้ค่าพื้นฐานสำหรับการปล่อยมลพิษที่ดำเนินการผลการทดสอบจะบอกผู้ออกแบบถึงความถี่ของความล้มเหลวและระดับความล้มเหลวของอุปกรณ์ข้อมูลนี้สามารถเปรียบเทียบกับกราฟการสูญเสียการแทรกของตัวกรอง EMI เพื่อตรวจสอบว่าสามารถให้การลดทอนที่ความถี่ความล้มเหลวเพียงพอหรือไม่เพื่อช่วยผ่านการทดสอบ EMCตัวอย่างเช่น การอ้างถึงกราฟการสูญเสียการแทรกในโหมดทั่วไปของตัวกรอง EMI ด้านล่าง ซึ่งแสดงระดับการลดทอนที่ประมาณ -75 dB ที่ 500 kHz ระบุว่าการทดสอบการแผ่รังสีในโหมดทั่วไปซึ่งให้ค่า 64 dB ที่ 500 kHz บ่งชี้ว่า ความล้มเหลวในการทดสอบหากใช้ตัวกรอง EMI นี้ คาดว่าจะผ่านการทดสอบ EMC โดยมีระยะขอบ 11 dB ที่ 500 kHz

เนื่องจากการลดทอนที่ไม่สอดคล้องกันในสเปกตรัม จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องแน่ใจว่าความถี่ของความผิดปกติหรือระยะขอบทั้งหมดได้รับการลดทอนอย่างเหมาะสมถ้าแผ่นข้อมูลให้ค่าการลดทอนค่าเดียวแทนที่จะเป็นกราฟการสูญเสียการแทรก สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าค่าเดียวนี้มากกว่าค่าเผื่อความผิดพลาดสูงสุด

บทสรุป

อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเป็นแหล่งสำคัญของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ดังนั้นระเบียบข้อบังคับจึงเป็นกุญแจสำคัญในการป้องกันการรบกวนกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งส่วนใหญ่ถ้าไม่ใช่ทั้งหมดจะมีตัวกรองที่ด้านอินพุต แต่เนื่องจากใช้ในแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย จึงไม่รับประกันว่าจะเพียงพอเสมอที่จะผ่านการทดสอบ EMC ขั้นสุดท้ายเมื่อใช้กับทั้งระบบตัวกรอง EMI ที่มีจำหน่ายทั่วไปเป็นวิธีที่ง่ายและรวดเร็วในการช่วยลดการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อตัวกรองภายในไม่เพียงพอและมีเวลาที่มีประสิทธิภาพมากกว่าการออกแบบโซลูชันที่แยกจากกันตั้งแต่ต้นcUI นำเสนอตัวกรองพลังงาน ac-dc EMI และตัวกรองพลังงาน dc-dc EMI ที่หลากหลายในการกำหนดค่าแบบติดตั้งบนบอร์ด แร็คเมาท์ และราง DIN ที่สามารถปรับให้เหมาะสมกับความต้องการของ EMC ของระบบ