การใช้โช้คโหมดร่วมและตัวกรองสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า

หลักการของโช้คโหมดร่วม

โช้กโหมดทั่วไป (CMC) มีประสิทธิภาพสูงในการจัดการกับสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไป หลักการทำงานประกอบด้วย:
• การรบกวนโหมดทั่วไป: เมื่อกระแสรบกวนโหมดร่วมไหลผ่านโช้คโหมดร่วม ทิศทางฟลักซ์แม่เหล็กในขดลวดทั้งสองจะเท่ากัน สิ่งนี้จะเพิ่มการเหนี่ยวนำทั้งหมดอย่างรวดเร็วเนื่องจากการคัปปลิ้ง ทำให้เกิดปฏิกิริยารีแอคแตนซ์แบบเหนี่ยวนำขนาดใหญ่กับสัญญาณโหมดทั่วไป ทำให้ยากสำหรับสัญญาณที่จะผ่าน ดังนั้นโช้คโหมดทั่วไปจึงเรียกว่าโช้คโหมดทั่วไป
• การรบกวนโหมดดิฟเฟอเรนเชียล: สำหรับสัญญาณรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียล (เช่น การรบกวนโหมดดิฟเฟอเรนเชียล) ฟลักซ์แม่เหล็กจะหักล้างกัน ส่งผลให้เกิดการเหนี่ยวนำเล็กน้อย ยอมให้สัญญาณโหมดดิฟเฟอเรนเชียลผ่านไปได้โดยไม่มีการลดทอน
คอยล์สองตัวของโช้คโหมดทั่วไปพันอยู่บนแกนเฟอร์ไรต์ที่มีการสูญเสียต่ำและมีความสามารถในการซึมผ่านสูง เมื่อกระแสไหลผ่านขดลวด สนามแม่เหล็กจะเสริมกำลังซึ่งกันและกัน ความเหนี่ยวนำของโช้คโหมดทั่วไปสัมพันธ์กับกระแสไฟที่กำหนดของตัวกรอง EMI

ตัวเก็บประจุ X และตัวเก็บประจุ Y
• ตัวเก็บประจุ X: ด้วยความจุตั้งแต่ 0.01μF ถึง 0.47μF ตัวเก็บประจุเหล่านี้ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อกรองสัญญาณรบกวนในโหมดดิฟเฟอเรนเชียล
• ตัวเก็บประจุแบบ Y: เชื่อมต่อกับปลายเอาต์พุตโดยมีจุดกึ่งกลางต่อสายดิน พวกมันจะระงับสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความจุมีตั้งแต่ 2200pF ถึง 0.1μF เพื่อลดกระแสรั่วไหล ความจุไม่ควรเกิน 0.1μF

หน้าที่หลักของโช้คโหมดร่วม

• ระงับสัญญาณรบกวนในโหมดร่วม: โช้คโหมดร่วมมีความต้านทานสูงต่อสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไป ป้องกันไม่ให้แพร่กระจายไปยังส่วนอื่นๆ การมีเพศสัมพันธ์ระหว่างคอยล์จะสร้างลูปอิมพีแดนซ์สูงสำหรับสัญญาณโหมดทั่วไป ซึ่งจะขัดขวางการแพร่กระจายของสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไป
• ปรับปรุงคุณภาพสัญญาณ: โดยการลดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปในวงจรที่มีความละเอียดอ่อน โช้คโหมดทั่วไปจะปรับปรุงคุณภาพของสัญญาณ ในระบบการสื่อสารและการส่งข้อมูลความเร็วสูง จะลดการบิดเบือนของสัญญาณและสัญญาณรบกวน ปรับปรุงความน่าเชื่อถือและความเร็วในการส่งข้อมูล
• การปราบปราม EMI: ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของตัวกรอง โช้กโหมดทั่วไป ปราบปรามการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากการสั่นความถี่สูง การรบกวนการสลับ และสัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟ
• แก้ไขปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณ: ในสายข้อมูลความเร็วสูง โช้คโหมดทั่วไปจะแก้ไขปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณและสัญญาณครอสทอล์ค โดยให้การจับคู่อิมพีแดนซ์ที่เหมาะสมและการลดโหมดทั่วไปเพื่อให้แน่ใจว่าการส่งสัญญาณมีความแม่นยำและเสถียร
• ปรับปรุงเสถียรภาพของระบบ: ในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น ไดรฟ์ความถี่ตัวแปร โช้คโหมดทั่วไปจะระงับการรบกวนโหมดทั่วไปที่เกิดจากสัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟและการรบกวนการสลับได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือของระบบ

LS8517CX เครื่องทดสอบสมดุลตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไป

บทบาทของตัวกรองสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า

สัญญาณรบกวนจากแหล่งจ่ายไฟเป็นการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทหนึ่ง โดยมีสเปกตรัมสัญญาณรบกวนดำเนินการตั้งแต่ 10kHz ถึง 30MHz สูงสุดถึง 150MHz ขึ้นอยู่กับทิศทางการแพร่กระจาย สัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟแบ่งออกเป็น:
• สัญญาณรบกวนภายนอก: สัญญาณรบกวนจากสายไฟ
• เสียงรบกวนภายใน: เสียงที่เกิดจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และดำเนินการผ่านสายไฟ
เสียงเหล่านี้เป็นสัญญาณรบกวนแบบสองทิศทาง โดยที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นทั้งแหล่งกำเนิดเสียงและวัตถุที่ได้รับผลกระทบ

ประเภทของสัญญาณรบกวน
• การรบกวนโหมดดิฟเฟอเรนเชียล: เสียงรบกวนระหว่างสายไฟสองเส้น ซึ่งส่วนใหญ่ต่ำกว่า 200Hz
• การรบกวนโหมดร่วม: เสียงรบกวนระหว่างสายไฟสองเส้นกับกราวด์ ซึ่งส่วนใหญ่สูงกว่า 1MHz

ตัวกรองสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าต้องเป็นไปตามข้อกำหนดความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและทำหน้าที่เป็นตัวกรอง RF แบบสองทิศทาง ข้อกำหนดเฉพาะ ได้แก่ :
• การกรองสัญญาณรบกวนภายนอก: ตัวกรองควรกำจัดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกที่ส่งผ่านสายไฟ AC
• การระงับสัญญาณรบกวนภายใน: ตัวกรองควรป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ปล่อยสัญญาณรบกวน
ด้วยการปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้ โช้คโหมดทั่วไปและตัวกรองสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าจะระงับสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะทำงานได้ตามปกติ

สรุป
โช้คโหมดทั่วไปและตัวกรองสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โช้คโหมดทั่วไปปรับปรุงความน่าเชื่อถือของสัญญาณและความเร็วในการส่งโดยการลดสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปและปรับปรุงคุณภาพสัญญาณ ตัวกรองสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์จะปราศจากสัญญาณรบกวนจากภายนอก พร้อมทั้งป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ปล่อยสัญญาณรบกวน การใช้ส่วนประกอบเหล่านี้อย่างเหมาะสมจะช่วยเพิ่มเสถียรภาพและประสิทธิภาพของระบบอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างมาก