ترانسفورماتوری که نویز را مسدود می کند: چگونه یک خفه کننده حالت معمولی کار می کند

مقدمه

هر منبع تغذیه با حالت سوئیچ، درایو موتور و کابل پرسرعت کمی انرژی فرکانس بالا ناخواسته ساطع می کند. این "نویز حالت معمول" در تست های EMC با شکست مواجه می شود و می تواند وسایل الکترونیکی اطراف را ناراحت کند. چوک معمولی اسب کاری آرامی است که آن را رام می کند. آن را به عنوان یک دربان در یک باشگاه در نظر بگیرید: از میان مهمانانی که به آنها تعلق دارند (جریان عادی کار) موج می زند در حالی که مانع از جمعیتی می شود که همه در یک جهت فشار می آورند (صدا).

چیست و چگونه کار می کند

یک چوک معمولی، از نظر فیزیکی، یک پسر عموی ترانسفورماتور است: دو سیم پیچ یکسان بر روی یک هسته با نفوذپذیری بالا (معمولاً فریت MnZn، گاهی اوقات نوار نانوکریستالی یا آمورف) پیچیده شده است. ترفند در سیم کشی است.

جریان دیفرانسیل (خواسته) از یک سیم خارج می شود و در جهت مخالف از سیم دیگر باز می گردد. بنابراین دو سیم پیچ شارهای مغناطیسی مساوی و مخالف ایجاد می کنند که خنثی می شوند . شار خالص نزدیک به صفر است، بنابراین هسته غیر اشباع باقی می ماند و چوک تقریباً هیچ امپدانسی ندارد - سیگنال آزادانه عبور می کند.

جریان حالت مشترک (نویز) در یک جهت روی هر دو سیم جریان می یابد و از طریق زمین باز می گردد. اکنون شارها اضافه می شوند ، هسته مغناطیسی می شود و چوک مانند یک سلف سری بزرگ رفتار می کند (XL = 2πfL). این امپدانس بالا نویز را منعکس و جذب می کند، به ویژه در باند 150 کیلوهرتز تا 30 مگاهرتز که توسط CISPR 32 / FCC قسمت 15 اداره می شود (بر اساس یادداشت های کاربردی RF Essentials و Coilcraft).

یک مثال کاربردی

در آداپتور لپ تاپ، چوک حالت معمولی خط AC درست بعد از فیوز ورودی قرار می گیرد. باید جریان بار کامل را حمل کند - اغلب چندین آمپر - اما همچنان صدای سوئیچینگ تولید شده مبدل را مسدود کند. از آنجایی که جریان کار دیفرانسیل در داخل هسته خنثی می شود، یک قطعه فریت ریز می تواند این کار را بدون گرم شدن بیش از حد یا اشباع انجام دهد، چیزی که یک سلف تک سیم پیچ ساده نمی تواند در همان اندازه به آن برسد.

پارامترهای کلیدی و انتخاب

مهندسان یک چوک را با چهار عدد انتخاب می کنند (راهنمای NextPCB و Coilcraft):

1. امپدانس حالت مشترک Zcm (Ω در فرکانس آزمایشی، به عنوان مثال 100 مگاهرتز) - جایی که نویز شما به اوج می رسد، بالاتر را انتخاب کنید.
2. جریان نامی و DCR - جریان بیش از حد سیم را گرم می کند یا بدتر از آن، هسته را اشباع می کند و امپدانس را از بین می برد.
3. مواد هسته - فریت MnZn برای زیر 30 مگاهرتز. فریت NiZn یا نانوکریستال بالاتر است.
4. Cut-off در مقابل پهنای باند سیگنال - اجازه ندهید که چوک سیگنالی را که واقعاً می خواهید تغییر دهد.

تصور غلط رایج و واقعیت جالب

تصور غلط: "خفه فقط یک سلف است." این دو سیم پیچ جفت شده است. آن را به صورت یک سیم پیچ منفرد بپیچید و دیگر نمی تواند حالت مشترک را از حالت دیفرانسیل تشخیص دهد. واقعیت جالب: همان حلقه فریت و سیم دو رشته ای، اگر دو سیم پیچ را به صورت سری به هم وصل کنید، تبدیل به یک ترانسفورماتور جداسازی 1:1 می شود که سیگنال های دیفرانسیل را عبور می دهد و زمین را ایزوله می کند - سخت افزار یکسان، کار متفاوت، فقط سیم کشی تغییر می کند.