공통 모드 초크를 치는 신호는 정확히 어떻게됩니까?

공통 모드 초크의 원리를 더 잘 이해하려고합니다. 명확히하기 위해 몇 가지 그림을 만들었습니다.

 
차동 모드 신호

차동 전류 (차동 전압으로 구동) 는 인덕터 코어에서 동일하지만 반대의 자기장 B 를 생성합니다.

이 자기장은 서로 상쇄되므로 코어의 순 자속은 0입니다. 따라서 이러한 차동 전류는 임피던스를 "느끼지"않습니다.

 
공통 모드 신호

대조적으로, 공통 모드 전류는 코어에서 동일하고 부가적인 자기장을 생성합니다. 그렇기 때문에 높은 임피던스를 "느끼고"통과 할 수 없거나 통과 할 수 없습니다.

그러나 정확히 어떻게됩니까? 아래에 설명 할 몇 가지 이론이 있습니다.

 
공통 모드 신호-이론 1

저의 첫 번째 생각은 공통 모드 신호가 초크를 치고 내부에 자속을 생성한다는 것입니다. 이렇게하면 많은 에너지가 열로 손실됩니다 (히스테리시스 및 기타 영향). 작은 부분 만 통과합니다.

이 특정 방식으로 어떤 종류의 공통 모드 초크가 작동합니까? 전압 스파이크를 "버닝"하는 것은 나에게 매우 바람직한 효과 인 것 같습니다.

 
공통 모드 신호-이론 2

아마도 전압 스파이크가 실제로 코어에 많은 자속을 형성 할 기회를 얻지 못하거나 코어가 단순히 "손실"되지 않을 수도 있습니다. 전압 스파이크가 코어에서 튀어 나와 다시 켜집니다. 작은 부분 만 통과합니다.

초크 오른쪽의 시스템은 보호되지만 왼쪽의 시스템은 반사 된 신호를 처리해야합니다. 정재파와 같은 불쾌한 것들이 나타날 수 있습니다.

 
내 질문

몇 가지 질문이 있습니다.

1. 이론 1 또는 이론 2가 가장 그럴듯하다고 생각하십니까?

2. 특정 유형의 공통 모드 초크는 이론 1과 이론 2와 같이 동작하는 경향이 있다고 생각하십니까?

3. 아마 나의 이론 둘 다 명백한 잘못 일 것이다. 그렇다면 실제로 어떤 일이 발생합니까?

제발 깨달아 줘

앤디의 대답에 덧붙여, 그가 쓴 것을 반복 할 필요가 없습니다.

당신이 쓴 것에서, 당신의 문제는 초크의 작동 방식을 직관적으로 이해하는 것에 관한 것입니다. 인덕터를 고려하십시오.

이 인덕터에는 하나의 와이어 만 있습니다. 흐르는 전류는 코일 자체에 의해 픽업되는 자속을 생성하고 전류 변화에 대항하는 전압을 생성합니다. 나는 당신이 그것에 대해 알고 있다고 가정합니다.

이제 와이어를 세로로 분할하십시오. 이제 동일한 인덕터가 있지만 두 개의 와이어가 같은 방향으로 감겨 있습니다.

공통 모드 전류는이 전선을 통해 같은 방향으로 흐릅니다. 따라서 전류 I를 전달하는 하나의 와이어 또는 각각 I / 2를 전달하는 2 개의 와이어가 있는지는 중요하지 않습니다.

(두 와이어가 Andy의 첫 번째 그림과 같이 연결되면 결과는 하나의 와이어를 갖는 것과 같습니다).

저의 첫 번째 생각은 공통 모드 신호가 초크를 치고 내부에 자속을 생성한다는 것입니다. 이렇게하면 많은 에너지가 열로 손실됩니다 (히스테리시스 및 기타 영향). 작은 부분 만 통과

따라서 이것이 작동하는 방식이 아닙니다. 차동 신호에는 작용하지 않으며 공통 모드 신호에만 작용하는 인덕터입니다. 인덕턴스로 인해 공통 모드 임피던스가 추가됩니다.

그러나 소음을 어떻게 제거합니까?

단순한. 인덕터이므로 임피던스를 추가하는 것만으로 고주파 공통 모드 전류의 흐름을 방해합니다.

여기서 두 AC 소스 "Vhc1"과 "Vhc2"는 동일한 값을 가지므로 공통 모드 전압 노이즈를 "LINE1"과 "LINE2"에 추가합니다.

이 노이즈 전압은 초크를 통과 한 전류, 오른쪽 장비를 통해 발생하며,이 전류는 명시적인 접지 (두 기어가 모두 접지 된 경우) 또는 찾을 수있는 모든 수단 ( 공기 또는 다른 장비에 연결된 기타 케이블).

케이블을 통해 흐르는 HF 공통 모드 전류는 그것들을 안테나로 바꾸는데, 이것은 나쁜 생각입니다.

초크는 회로에 임피던스를 추가하여 전류를 줄입니다. 그렇게 간단합니다.

위 그림에서 왼쪽의 초크는 라인에 공통 모드 임피던스를 추가하고 캡은 나머지 공통 모드 노이즈를 접지로 단락시킵니다. 이것은 기본적으로 전압 분배기 또는 LC 저역 통과 필터입니다. 단 하나 대신 두 개의 와이어를 처리한다는 점이 다릅니다.

"분압기"를 생각하십시오. 초크는 노이즈 소스의 임피던스를 증가시켜 캡의 필터링 효과를 향상시킵니다.

와이어가 감겨지는 방식은 다양한 영향을 미칠 수 있습니다. 최상의 공통 모드 필터링을 위해서는 와이어를 함께 꼬거나 자기 케이블 주위에 전체 케이블을 감습니다. 표시하는 초크는 두 와이어 사이에 약간의 거리가 있으므로 공통 모드 필터링 효율성이 약간 떨어집니다. 그러나 두 와이어 사이의 절연이 훨씬 우수하며이 권선은 각 와이어에 차동 모드 인덕턴스를 추가하여 구성 요소가 두 가지 역할을 수행하게합니다.

두 개 이상의 와이어를 사용할 수 있습니다. 실제로, 페라이트 코어를 통해 전체 케이블을 연결할 수 있습니다 (컴퓨터에서 다음 중 하나가 포함 된 USB 케이블을 찾으십시오).

그래프는 공통 모드에서 케이블에 추가 된 임피던스를 나타냅니다.

또한 페라이트 초크가 손실됩니다. 즉,이 소재는 고주파에서 효율이 낮은 다소 까다로운 변압기로 설계되었습니다. 히스테리시스가 높습니다. 이것은 HF 자기장을 열로 바꾸는 것을 의미합니다. 따라서 특정 주파수 이상에서 인덕터는 유도되는 것을 멈추고 저항처럼 동작합니다.

초크를 케이블에 연결하면 손실이 발생한다는 사실은 공명을 제거하여 케이블을 효율적인 안테나로 전환 할 수 있기 때문에 매우 유용합니다.

편집하다

페라이트 비드의 임피던스를 확인하십시오. 이것은 일반적인 모드 초크가 아니지만 흥미로운 특성은 페라이트 재료 자체에 있습니다. 바이 필라 권선 인 경우 공통 모드 임피던스는 동일한 특성을 갖습니다.

( 소스 )

"X"로 표시된 부분은 유도 임피던스입니다. 그리고 "R"로 표시된 부분은 저항입니다. 이 부분은 인덕터로 빨려 들어가고 Q가 매우 낮고 손실이 많으며 튜닝 된 LC 탱크 회로를 만들 방법이 없습니다. 그러나 HF 노이즈를 열로 전환하려는 경우 손실이 큰 영향을 미칩니다.

다양한 페라이트 재료가 많이 있으며, 일부는 저손실에 최적화되어 있으며 양질의 인덕터를 만들고, 다른 일부는 특정 주파수에서 고 손실에 최적화되어 있습니다.

인덕터가 아닌 "EMI 억제"또는 "페라이트 비드"또는 "초크"로 지정하면 손실 된 재료가됩니다. 그런 다음 임피던스 곡선을 확인하여 원하는 주파수를 필터링하는지 확인해야합니다.

일반 공통 모드 초크의 경우 차동 모드 임피던스는 본질적으로 와이어 저항으로 감소하는 반면 공통 모드 임피던스는 크게 유도 성이며 와이어 저항은 작은 구성 요소입니다.

인덕턴스가 높을수록 공통 모드 신호 감쇠가 높아 지므로 목표는 더 높은 인덕턴스를 갖는 것입니다. 이것은 코어 포화 및 코어 손실을 피하는 것을 목표로하는 설계로 이어 지므로, 강자성 코어로부터의 비선형 성을 고려하더라도, 일반적인 2 권선 공통 더 많은 초크는 공통 모드 신호에 본질적으로 유도 성 임피던스를 나타낸다.

따라서 초크 내부에서 전력이 거의 소비되지 않으므로 공통 모드 신호는 원래 위치 (이론 # 2)에서 "반사"됩니다.

ST의 관련 문서를 참조하십시오.

• AN4511 – 애플리케이션 노트 – 공통 모드 필터 .

특히 다음 발췌문 (강조 광산) :

[...]

명백하게 말하면, 유도 임피던스가 소스를 향한 반사를 의미한다는 사실은 에너지 원리의 보존에 달려 있습니다. 공통 모드 신호 에너지가 소산 (열로 변환)되는 것을 설명 할 수있는 저항성 성분이 본질적으로 없기 때문에, 그 에너지 는 다른 곳으로 가야합니다. 그리고 원래 있던 곳에서 되돌아 왔습니다.

그러나 실제 CM 초크는 기생 커패시턴스로 인해보다 복잡한 동작을 가지며 여기에서 파란색 곡선으로 표시된 것처럼 임피던스 크기에서 공명 피크를 나타냅니다 (위의 동일한 문서에서).

정상적인 차동 전류의 경우 두 권선은 효과적으로 인덕턴스를 "감소"하므로 전류는 거의 방해받지 않습니다.

전류가 공통 모드 인 경우 두 코일의 전체 인덕턴스가 존재하므로 전류가 훨씬 더 방해됩니다.

아래는 도움이되는 사진입니다. 전류 중 하나의 방향을 반전시킬 때 얻는 다른 임피던스를 보여주는 단일 입력 및 출력이 표시됩니다.

첫 번째 시나리오는 차단하려는 공통 모드 전류에 대한 것입니다.