수동 필터는 일반적으로 포화될 수 있습니다.

일반적으로 HF 필터는 코어가 있는 인덕터를 사용하여 설계됩니다. 이런 방식으로 작은 크기의 부품에서 중간/높은 인덕턴스 값을 얻을 수 있습니다. 그러나 코어를 사용하면 한계가 있습니다. 코어는 DC 또는 저주파 전류에 의해 포화될 수 있습니다. 그리고 때로는 전류만이 코어를 포화시킬 수 있는 것이 아닙니다.

몇 년 전 EMI 문제가 있는 오디오 제품을 문제 해결하는 동안 겪었던 상황에 대해 설명하겠습니다. 집, 호텔, 사무실 등의 일반적인 응용 프로그램을 사용하여 천장에 두 개의 스피커를 설치했습니다(그림 1).

오디오 제품은 스피커 2개와 20W 클래스 D 전력 증폭기가 포함된 전자 장치 1개로 구성되었습니다.

디자인은 연구실에서 작업 중이었지만 최종 위치(천장)에 설치했을 때 출력에서 ​​소음이 많이 발생했습니다. 신비?

실패 이유를 이해하려고 노력하는 동안 2인치의 작은 차이를 발견했습니다. 최종 설치에서는 전자 장치가 스피커 중 하나 위에 설치되었지만 연구실에서는 전자 장치가 멀리 테이블 위에 있었습니다. 스피커 상단 영역에서(그림 2)

그 차이의 이유를 설명하기 위해 프로토타입을 만들었습니다.

먼저, 클래스 D 증폭기는 스위칭 증폭기이고, 스위칭 증폭기는 잡음이 많고 EMI 발생기라는 점을 알아야 합니다. 일반적으로 이는 HF/VHF 대역에서 방사되는 EMI의 소스입니다. 특히 증폭기에서 스피커까지 긴 케이블이 사용되는 경우 더욱 그렇습니다.

EMI 신호는 일반적으로 공통 및 차동 모드에서 작동하는 일종의 저역 통과 필터를 통해 감소됩니다.

당사 제품에는 Texas Instruments TPA3001 모노럴 클래스 D 전력 증폭기가 사용되었습니다. 증폭기는 그림 3에서 PCB#1로 표시된 소형 PCB에 포함되었습니다.

필터 저역 통과 필터는 C1-L1-C2, C3-L2-C4 및 C5를 중심으로 구축되었습니다. 또한 30MHz 이상의 주파수에서 FCC/CE 규정을 통과하는 데 도움이 되도록 두 개의 페라이트 비드 Fair-rite 2512067007Y3(0.05Ω DCR, 70Ω @100MHz, 3A)이 포함되었습니다.

L1 및 L2는 2개의 47uH 인덕터 TOKO 822LY-470K(0.17Ω DCR, SRF 6.5MHz, 1.4A)였습니다.

그림 3에서 볼 수 있듯이 저역 통과 필터의 일부는 두 번째 PCB(그림 3의 PCB#2)에 포함되었습니다.

미묘한 차이점은 다음과 같습니다. 최종 설치에서는 L1 및 L2 초크가 모두 높은 자기장이 존재하는 스피커 근처에 배치됩니다. 인덕터가 스피커로부터 자기장 라인을 수신하는 방법을 이해하려면 그림 4(왼쪽)를 참조하십시오. 그림 4(오른쪽)에서는 전자 장치가 테이블 위에 있고 자기장 선이 인덕터에 도달하지 않습니다.

코일의 인덕턴스는 자기장 여기 유무에 따라 측정되었습니다. 스피커 상단에 있는 동안 인덕턴스는 47uH(외부 DC 자기장이 없는 공칭 값)에서 7uH로 변경되었습니다. 이는 인덕터를 통과하는 DC 또는 저주파 전류 때문에 포화와 유사한 상황입니다.

필터의 응답이 측정되었으며 결과는 그림 5에 나와 있습니다. Vout/Vin 비율은 인덕터 위에 스피커가 있는 경우와 없는 경우에 측정되었습니다. 포화된 경우에 대한 250kHz-10MHz 범위의 필터 응답은 약 12dB 더 높습니다(필터의 위험한 언더댐핑 응답에 유의하십시오).

마지막으로 증폭기 입력에 1kHz 톤을 적용했을 때 스피커 케이블의 공통 모드 전류는 1MHz~50MHz 범위에서 측정되었습니다(그림 6). 스펙트럼의 HF 범위의 차이에 유의하십시오.

마지막 조언: 인덕터가 포함된 EMI 필터를 설계할 때 DC 또는 저주파 전류뿐만 아니라 스피커, 변압기 및 기타 예상치 못한 소스의 외부 자기장으로 인한 코어 포화에 특별한 주의가 필요합니다. 토로이달 코어 또는 해당 소스로부터의 분리가 일반적인 솔루션입니다.

아르투로 메디아노 M.Sc.를 받았습니다. (1990) 및 University of Zaragoza(스페인)에서 전기 공학 박사 학위(1997)를 취득했으며, 1992년부터 EMI/EMC/RF/SI 교수직을 역임했습니다. 1990년부터 R&D에 참여했습니다. 스페인, 미국, 스위스, 프랑스, ​​영국, 이탈리아, 벨기에, 독일, 캐나다, 네덜란드, 포르투갈, 싱가포르. 그는 I3A(University of Zaragoza)에서 EMI/EMC/SI 및 RF 분야의 설계, 진단, 문제 해결 및 교육을 위한 전문 실험실인 The HF-Magic Lab®의 창립자이며, 2011년부터 강사로 재직하고 있습니다. Besser Associates(캘리포니아, 미국)는 미국 전역, 특히 실리콘 밸리/샌프란시스코 베이 지역에서 EMI/EMC/SI/RF 주제에 대한 공개 및 현장 교육 과정을 제공합니다. 그는 IEEE의 선임 회원이자 마이크로파 이론 및 기술 학회의 MTT-17(HF/VHF/UHF) 기술 위원회의 1999년 활동 회원(2013-2016년 의장)이자 전자기 호환성 학회 회원입니다. Arturo는 [email protected]로 연락할 수 있습니다. 웹사이트: www.cooltronics.com.