多種因素 是 密謀增加“噪音”干擾的數(shù)量，這些干擾可能會干擾功能甚至損壞電子設(shè)備，首先是在任何給定時間我們附近使用的絕對數(shù)量。?

今天的汽車就是一個典型的例子。在一輛汽車中，您可以找到 Wi-Fi、藍牙、衛(wèi)星廣播、GPS 系統(tǒng)、LED 燈、空調(diào)、動力轉(zhuǎn)向、防抱死剎車、后視攝像頭和其他儀表。許多項目也使用直流電機運行，包括電動座椅、可調(diào)節(jié)后視鏡、擋風(fēng)玻璃雨刷、電動車窗和天窗。?

同樣的例子也適用于 Wi-Fi 或支持藍牙的設(shè)備，如洗衣機、濃縮咖啡機、醫(yī)療器械甚至醫(yī)療植入物。

為了實現(xiàn)這一點，業(yè)界通常在各種配置中采用屏蔽和 EMI 濾波器來消除不需要的噪聲。

然而，考慮到工作電路頻率的增加、擴大受影響頻率范圍的高頻噪聲以及縮小源與受害者之間距離的電子設(shè)備的小型化，即使是一些用于消除 EMI/RFI 的傳統(tǒng)解決方案也不再足夠。?

如果這還不夠，由于當(dāng)今的電路在較低電壓下工作，許多電子設(shè)備更容易受到噪聲的影響，即使能量較少。?

這導(dǎo)致許多 OEM 避免使用諸如 2 電容差分、3 電容（一個 X 電容和 2 個 Y 電容）、饋通濾波器、共模扼流圈或這些的組合等選項，以獲得更理想的解決方案，例如單片 EMI在更小的封裝中提供卓越的噪聲抑制的濾波器。?

EMI/RFI 噪聲

當(dāng)電子設(shè)備接收到強電磁波時，電路中可能會感應(yīng)出不需要的電流并導(dǎo)致意外操作 - 或干擾預(yù)期操作。 ?

EMI/RFI 可以是傳導(dǎo)或輻射發(fā)射的形式。當(dāng) EMI 傳導(dǎo)時，這意味著噪聲沿著電導(dǎo)體傳播。當(dāng)噪聲以磁場或無線電波的形式在空氣中傳播時，就會發(fā)生輻射 EMI。?

即使從外部施加的能量很小，如果它與用于廣播和通信的無線電波混合，就會在廣播和通信無線電波所在的地方造成接收丟失、聲音異常噪音或視頻中斷。很弱。如果能量太強，電子設(shè)備可能會損壞。

噪聲源包括自然的，如靜電放電、照明等來源；以及人為噪聲，例如接觸噪聲、使用高頻設(shè)備的泄漏、有害輻射（例如數(shù)字電路的諧波輻射、開關(guān)電源的輻射）等。

電子設(shè)備內(nèi)部的電路甚至?xí)a(chǎn)生噪聲，并干擾同一電子設(shè)備中的另一個電路。通常，EMI/RFI 噪聲是共模噪聲，因此使用 EMI 濾波器（作為單獨的設(shè)備或嵌入電路板）可以消除所有不需要的高頻。這也有助于 OEM 滿足大多數(shù)國家/地區(qū)的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)限制了可以排放的噪音量。

EMI 濾波器

EMI 濾波器通常由連接在一起形成電路的無源元件組成，例如電容器和電感器。?

“電感器允許直流或低頻電流通過 通過，同時阻斷有害的不需要的高頻電流。電容器提供了一條低阻抗路徑，將高頻噪聲從濾波器的輸入端轉(zhuǎn)移回電源或接地連接，”Johanson Dielectrics 的 Christophe Cambrelin 解釋說，該公司生產(chǎn)各種多層陶瓷電容器和 EMI 濾波器。

傳統(tǒng)的共模濾波方法包括由電容器組成的低通濾波器，這些電容器通過頻率低于選定截止頻率的信號并衰減頻率高于截止頻率的信號。

一個常見的起點是在差分配置中應(yīng)用一對電容器，在每個走線和差分輸入的接地之間使用一個電容器。每個支路中的電容濾波器將 EMI/RFI 轉(zhuǎn)移到指定截止頻率以上的地。由于這種配置涉及通過兩根導(dǎo)線發(fā)送相位相反的信號，因此提高了信噪比，同時將不需要的噪聲發(fā)送到地面。

“不幸的是，帶有 X7R 電介質(zhì)（通常用于此功能）的 MLCC 的電容值隨時間、偏置電壓和溫度而顯著變化，”Cambrelin 解釋說。“因此，即使這兩個電容器在室溫、低電壓下緊密匹配，在給定時間，一旦時間、電壓或溫度發(fā)生變化，它們也很可能最終具有非常不同的值。兩條線之間的這種不匹配將導(dǎo)致濾波器截止附近的響應(yīng)不相等，因此它將共模噪聲轉(zhuǎn)換為差分噪聲?！?/p>

另一種解決方案是在兩個“Y”電容器之間橋接一個大值“X”電容器。“X”電容器分流器可提供所需的共模平衡效果，但會產(chǎn)生不良的差分信號濾波副作用。也許最常見的解決方案和低通濾波器的替代方案是共模扼流圈。?

共模扼流圈是一個 1:1 變壓器，其中兩個繞組都充當(dāng)初級和次級。在這種方法中，通過一個繞組的電流會在另一個繞組中感應(yīng)出相反的電流。不幸的是，共模扼流圈也很大、很重、很昂貴，并且容易發(fā)生振動引起的故障。

盡管如此，在繞組之間具有完美匹配和耦合的理想共模扼流圈對差分信號是完全透明的，并且對共模噪聲具有非常高的阻抗。?

共模扼流圈的缺點之一 是由于寄生電容，頻率范圍有限。對于給定的磁芯材料，用于獲得較低頻率濾波的電感越高，所需的匝數(shù)和隨之而來的寄生電容就越多，從而使高頻濾波失效。

繞組之間機械制造公差的不匹配會導(dǎo)致模式轉(zhuǎn)換，其中一部分信號能量轉(zhuǎn)換為共模噪聲，反之亦然。這會引起電磁兼容性和抗擾度問題。不匹配還會降低每條腿的有效電感。

當(dāng)差分信號（通過）在與必須抑制的共模噪聲相同的頻率范圍內(nèi)工作時，共模扼流圈確實比其他選項具有主要優(yōu)勢。使用共模扼流圈，信號通帶可以擴展到共模阻帶。

單片 EMI 濾波器

盡管共模扼流圈很流行，但更好的替代方案可能是單片 EMI 濾波器。如果布局合理，這些多層陶瓷元件可提供出色的共模噪聲抑制能力。它們將兩個平衡并聯(lián)電容器組合在一個封裝中，具有互感抵消和屏蔽效果。Johanson Dielectrics 的這些濾波器在連接到四個外部連接的單個設(shè)備中利用兩個獨立的電氣通路。

為防止混淆，應(yīng)注意單片 EMI 濾波器不是傳統(tǒng)的饋通電容器。盡管它們看起來相同（相同的封裝和外觀），但它們的設(shè)計卻大不相同，并且它們的連接方式不同。

與其他 EMI 濾波器一樣，單片 EMI 濾波器會衰減高于指定截止頻率的所有能量，并且僅選擇通過所需的信號能量，同時將不需要的噪聲轉(zhuǎn)移到“地面”。

然而，關(guān)鍵是非常低的電感和匹配的阻抗。對于單片 EMI 濾波器，終端在內(nèi)部連接到設(shè)備內(nèi)的公共參考（屏蔽）電極，并且板被參考電極隔開。在靜電方面，三個電節(jié)點由兩個容性半部形成，這些半部共享公共參考電極，所有參考電極都包含在單個陶瓷體中。

“由于非常平衡，單片 EMI 濾波器幾乎不會將共模噪聲轉(zhuǎn)換為差分信號，反之亦然。此外，非常低的電感使其在高頻下特別有效，”Cambrelin 說。

電容器兩半之間的平衡也意味著壓電效應(yīng)相等且相反，相互抵消。這也會影響溫度和電壓變化，因此兩條線路上的組件老化程度相同。?

“與共模扼流圈解決方案相比，該器件在更小的封裝中提供了更多的 RFI 抑制。它還拒絕更寬的頻帶，”說康布雷林. 如果這些單片 EMI 濾波器有一個缺點，那就是如果共模噪聲與差分信號的頻率相同，它們就不能使用。?

“在這種情況下，共模扼流圈是更好的解決方案，”Cambrelin 說。盡管單片 EMI 濾波器最初的成本高于等效的普通電容器，但我們的客戶告訴我們，它們的成本只是共模扼流圈成本的一小部分。

審核編輯 黃昊宇