Краткий обзор EMI Фильтров

By Franz Baumler, Spectrum Control GmbH, +49 0192279 50

Low-pass Фильтры - семейство фильтров, рассматриваемых здесь находят применение во многих электронных системах, в которых присутствуют электромагнитные помехи, влияющие на приборы с высокой чувствительностью имеющиеся на вашем предприятии. Фильтрация сигнальных и силовых линий является наиболее важной в системах телекоммуникаций, медицине, электронике, военной и космической, а также измерительной технике.

За прошедшие 30 лет, формат low-pass фильтров был признан стандартом в США. MILfilter спецификация MIL-F-15733 и более новая MIL-F-28861. Это произошло прежде всего благодаря недостатку других международных стандартов для таких фильтров, чья конструкция основана на керамических конденсаторах. Появился широкий диапазон коммерческих вариантов, позволяющий снизить стоимость оборудования и уменьшить размер фильтров, также появились изделия с метрические резьбой .

В связи с новыми задачами в области подавления электромагнитных помех и, в свою очередь, значительного увеличения применения EMI фильтров, европейские инженеры разработали новые национальные и международные соглашения, которые урегулировали их применение.

Разработчики часто обращаются с вопросами по выбору и применению EMI фильтров в своих разработках. Сегодня SPECTRUM CONTROL предлагает широкий спектр EMI фильтров различных по конструктиву, используемым материалам и исполнению. В следующем разделе описаны основные рекомендации по выбору EMI фильтров.

Основные Функции

EMI фильтры, рассмотренные в этом обозрение, обычно включают комбинацию емкости и индуктивности. Конденсатор, включенный параллельно входному сигналу, обеспечивает низкое сопротивление для высокочастотных помех, в то время как индуктивность, включенная последовательно, увеличивает сопротивление и отражает или поглощает их. Тщательный выбор значения емкости и индуктивности позволяет эффективно фильтровать помехи и шумы в диапазоне от низких (кГц) до высоких (ГГц) частот.

Конструкция, Материалы, и Исполнение

Для того чтобы достигнуть максимальной эффективности в широком частотном диапазоне, в большинстве фильтров используют коаксиальную конструкцию конденсатора, в которой трубчатый конденсатор расположен вокруг сигнального провода. Данная конструкция обеспечивает максимальное подавление помех, а значит и высокую добротность фильтра.

Конденсаторы

Технология изготовления многослойных керамических конденсаторов, разработанная для широкого применения в компонентах поверхностного монтажа, теперь также применяется для производства фильтров. Это дает возможность разрабатывать устройства с очень высокой плотностью монтажа, а следовательно и малыми габаритными размерами. Высокая стабильность применяемой керамики позволяет достичь хороших технических характеристик конденсаторов в широком температурном диапазоне от –55C до +125C. Концентрическая конструкция позволяет производить устройства с очень низкой паразитной индуктивностью, эффективно работающими на частотах до 10 GHZ. Высокая повторяемость изделий достигается благодаря использованию многослойной технологии изготовления конденсаторов которая в противоположность однослойной, не требует очень точного соблюдения толщины керамики, чтобы получить равные значения емкости. Емкость трубчатых проходных конденсаторов возможна до 1 uF в обычных Pi-фильтрах и до 100,000 pF в фильтрах с очень малыми габаритными размерами.

Трубчатые фильтры производятся различных форм и размеров, от одиночных впаиваемых в монтажную плату до сборок фильтров встроенных в терминалы или D-Sub разъемы. Многослойная технология позволяет производить конденсаторы в формате discoidal. Такие конденсаторы в основном используются в герметично запечатанных конструкциях или для AC фильтров с типовыми значениями емкостей в пределах от 100 pF до 10 uF и значениями напряжения до 400 V DC / 240 V AC. Комбинирование емкостей и индуктивности позволяет увеличить эффективность работы фильтра. В зависимости от конструкции фильтра, сердечники для дросселей изготовляют в виде тора или полого цилиндра (трубчатые), из различных магнитных материалов. В Pi-фильтрах для удобства конструкции, дроссель обычно размещается между двумя трубчатыми конденсаторами.

Схемы Фильтров

В основном используются четыре типовых схемы фильтров, позволяющие пропускать основной низкочастотный сигнал и блокировать высокочастотные помехи.

С- фильтр (C)

Типовое применение - подавление высокочастотных помех до 20dB при высоком входном и выходном сопротивлении. Используются в приложениях, где не требуется сильное ослабление высокочастотных помех.

L- фильтр (L-C)

L- фильтры включают катушку индуктивности и конденсатор, включенных по несимметричной схеме. Поэтому эти фильтры являются наиболее подходящими для приложений, в которых входное и выходное сопротивление различны. Поскольку максимальное подавление помех достигается при большом различии значений входного и выходного сопротивления, фильтр подключается к схеме с низким сопротивлением со стороны индуктивности, а с высоким – со стороны конденсатора. Например, источники питания имеют низкое входное сопротивление, поэтому возможны скачки напряжения высокой амплитуды, в данных обстоятельствах катушка индуктивности может частично защищать конденсатор от подобных скачков напряжения.

Pi- фильтр (C-L-C)

Pi фильтры – применяются в приложениях с относительно высоким входным и выходным сопротивлением, так как два емкостных элемента в фильтре имеют низкое сопротивление с обеих сторон. Этот трехэлементный фильтр дает ослабление помехи до 60 dB.

T- фильтр (L-C-L)

T фильтры, построенные по симметричной схеме, применяются для приложений с низким входным и выходным сопротивлением, поскольку два индуктивных элемента фильтра имеют высокое сопротивление к помехам. Режим выключения источника питания - типичное приложение для этого типа фильтра. Подобно Pi-фильтру, Т-фильтр состоит из трех элементов и дает ослабление помех до 60 dB.

Заключение

Развитие связи, автомобилестроения, отраслей индустриальной электронной промышленности более чем когда-либо требуют применения эффективных, малогабаритных электронных компонентов. Очень важно рассматривать не только стоимость компонент, но также и электрические параметры, надежность и качество компонентов. Внимательное сравнение, конструкции, применяемых материалов, и эффективности может давать возможность инженерам проектировать наиболее экономически выгодные и наиболее эффективные решения фильтрации электромагнитных помех.