Apa yang sebenarnya terjadi pada sinyal yang menekan mode umum tersedak?

Saya mencoba untuk lebih memahami prinsip-prinsip di balik mode umum tersedak. Saya membuat beberapa gambar untuk diklarifikasi.

 
Sinyal Mode Diferensial

Arus diferensial (digerakkan oleh tegangan diferensial) menghasilkan medan magnet B yang sama tetapi berlawanan di inti induktor:

Medan magnet ini saling membatalkan satu sama lain, sehingga fluks bersih pada inti adalah nol. Dengan demikian, arus diferensial ini tidak "merasakan" impedansi apa pun.

 
Sinyal Mode Umum

Sebaliknya, arus mode umum menghasilkan medan magnet yang sama dan aditif dalam inti. Itu sebabnya mereka "merasakan" impedansi tinggi, dan tidak bisa melewati (atau melewati berarti mereka sangat dilemahkan).

Tetapi apa yang sebenarnya terjadi? Saya punya beberapa teori, yang akan saya uraikan di bawah ini.

 
Sinyal Mode Umum - Teori 1

Pikiran pertama saya adalah sinyal mode umum mengenai choke dan menciptakan fluks magnet di dalamnya. Dengan melakukan ini, banyak energi yang hilang (histeresis dan mungkin efek lainnya) sebagai panas. Hanya sebagian kecil yang lolos:

Mode umum seperti apa yang akan berperilaku seperti ini? "Membakar" lonjakan tegangan tampaknya merupakan efek yang sangat diinginkan bagi saya.

 
Sinyal Mode Umum - Teori 2

Mungkin lonjakan tegangan tidak benar-benar mendapatkan kesempatan untuk membangun banyak fluks magnetik pada inti, atau mungkin inti tidak cukup "lossy". Lonjakan tegangan memantul dari inti dan berbalik. Hanya sebagian kecil yang lolos:

Meskipun sistem di sisi kanan choke terlindungi, sistem di sebelah kiri harus berurusan dengan sinyal yang dipantulkan. Hal-hal buruk seperti gelombang berdiri mungkin muncul.

 
Pertanyaan saya

Saya punya beberapa pertanyaan untuk Anda:

1. Apakah menurut Anda teori 1 atau teori 2 paling masuk akal?

2. Apakah Anda berpikir tipe tertentu dari mode tersedak cenderung berperilaku seperti yang dijelaskan dalam teori 1, yang lain seperti dalam teori 2?

3. Mungkin kedua teori saya benar-benar salah. Jika demikian, apa yang sebenarnya terjadi?

Tolong beri tahu saya.

Menambah jawaban Andy, tidak perlu mengulangi apa yang ditulisnya.

Dari apa yang Anda tulis, saya pikir masalah Anda adalah tentang memahami secara intuitif cara kerja choke. Pertimbangkan induktor:

Induktor ini hanya memiliki satu kawat. Arus yang mengalir melalui menciptakan fluks magnet yang diambil oleh koil itu sendiri dan menciptakan tegangan yang menentang perubahan arus. Saya kira Anda tahu tentang itu.

Sekarang, pisahkan kawat memanjang. Anda sekarang memiliki induktor yang sama, tetapi dengan dua kabel luka pada arah yang sama:

Arus mode umum mengalir melalui kabel-kabel ini dalam arah yang sama. Jadi, tidak masalah jika Anda memiliki satu kawat yang membawa arus I, atau dua kabel yang masing-masing membawa I / 2.

(Jika kedua kabel terhubung seperti pada gambar pertama Andy, maka hasilnya sama seperti memiliki satu kawat).

Pikiran pertama saya adalah sinyal mode umum mengenai choke dan menciptakan fluks magnet di dalamnya. Dengan melakukan ini, banyak energi yang hilang (histeresis dan mungkin efek lainnya) sebagai panas. Hanya sebagian kecil yang lolos

Jadi, ini bukan cara kerjanya. Ini hanyalah sebuah induktor yang tidak bekerja pada sinyal diferensial, hanya pada mode umum. Ini menambahkan impedansi mode umum karena induktansi.

Tapi bagaimana cara menghilangkan kebisingan?

Sederhana. Ini adalah induktor, sehingga akan menghambat aliran arus mode umum frekuensi tinggi, hanya dengan menambahkan impedansi.

Di sini, dua sumber AC "Vhc1" dan "Vhc2" memiliki nilai yang sama, sehingga mereka menambahkan noise tegangan mode umum ke "LINE1" dan "LINE2".

Tegangan kebisingan ini akan menghasilkan arus melalui choke, maka peralatan di sebelah kanan, dan arus ini akan kembali melalui ground eksplisit (jika kedua potongan gear di-ground) atau melalui cara apa pun yang dapat ditemukan (kapasitansi parasit melalui udara, atau kabel lain yang terhubung ke peralatan lain).

Mode umum HF saat ini mengalir melalui kabel mengubahnya menjadi antena, yang merupakan ide yang buruk.

Choke menambah impedansi pada rangkaian, sehingga mengurangi arus. Sederhana seperti itu.

Pada gambar di atas, choke di sebelah kiri menambahkan impedansi mode umum ke saluran, dan tutupnya menyingkat noise mode umum yang tersisa ke bumi. Ini pada dasarnya adalah pembagi tegangan, atau filter lowpass LC, kecuali menangani dua kabel, bukan satu.

Pikirkan "pembagi tegangan". Choke meningkatkan impedansi sumber kebisingan, yang memungkinkan penutup memiliki efek penyaringan yang lebih baik.

Cara kabel luka dapat memiliki berbagai efek. Untuk pemfilteran mode umum terbaik, putar kabel bersama-sama (atau lilitkan seluruh kabel di sekitar inti magnet). Tersedak yang Anda tunjukkan memiliki jarak antara kedua kabel, sehingga efisiensi penyaringan mode umum akan sedikit lebih sedikit. Namun, isolasi antara kedua kabel jauh lebih baik, dan belitan ini juga menambah induktansi mode diferensial di setiap kawat, yang membuat komponen melakukan dua peran.

Lebih dari dua kabel dapat digunakan. Bahkan, Anda dapat menyambungkan seluruh kabel melalui inti ferit (lihat kabel USB dengan salah satunya di komputer Anda):

Grafik memberi tahu Anda impedansi yang ditambahkan ke kabel Anda dalam mode umum.

Juga, tersedak ferit adalah lossy. Ini berarti bahan tersebut dirancang untuk menjadi transformator yang agak jelek, dengan efisiensi rendah pada frekuensi tinggi. Memiliki histeresis yang tinggi. Ini berarti mengubah medan magnet HF menjadi panas. Jadi di atas frekuensi tertentu, induktor berhenti menjadi induktif, dan berperilaku lebih seperti resistor.

Jika Anda meletakkan choke pada kabel, fakta bahwa itu lossy sangat berguna, karena membunuh resonansi yang mungkin mengubah kabel menjadi antena yang efisien.

EDIT

Periksa impedansi manik ferit. Yang ini bukan mode yang umum tersedak, tetapi sifat-sifat yang menarik ada pada bahan ferit itu sendiri. Jika itu adalah luka bifilar, impedansi mode umum akan memiliki karakteristik yang sama.

( sumber )

Bagian yang ditandai "X" adalah impedansi induktif. Dan bagian yang ditandai "R" adalah resistensi. Bagian ini akan menyedot sebagai induktor, itu akan memiliki Q sangat rendah, banyak kerugian, tidak ada cara untuk membuat sirkuit tangki LC disetel dengan itu. Namun kerugiannya adalah hal yang hebat ketika Anda ingin mengubah kebisingan HF menjadi panas.

Ada banyak bahan ferit yang berbeda, ada yang dioptimalkan untuk kerugian rendah dan membuat induktor berkualitas baik, yang lain dioptimalkan untuk kerugian tinggi pada frekuensi tertentu.

Jika itu ditentukan sebagai "EMI suppression" atau "ferrite bead" atau "choke" dan bukan sebagai induktor, Anda akan mendapatkan material yang hilang. Maka Anda harus memeriksa kurva impedansi untuk memastikan mereka akan menyaring frekuensi yang Anda inginkan.

Untuk choke mode umum biasa, impedansi mode diferensial pada dasarnya mengurangi ke resistensi kawat, sedangkan impedansi mode umum sebagian besar bersifat induktif, dengan resistansi kawat sebagai komponen kecil.

Karena semakin tinggi induktansi, semakin tinggi redaman sinyal mode umum, tujuannya adalah untuk memiliki induktansi yang lebih tinggi. Hal ini mengarah pada desain yang bertujuan menghindari saturasi inti dan kehilangan inti, karenanya, bahkan dengan memperhitungkan non-linearitas dari inti feromagnetik, sebuah choke biasa, dua belitan, yang lebih umum, menghadirkan impedansi induktif yang esensial pada sinyal mode umum.

Oleh karena itu sangat sedikit daya yang dihamburkan di dalam choke, maka sinyal mode umum pada dasarnya "dipantulkan kembali" dari tempat asalnya (teori # 2 dari Anda).

Lihat dokumen yang relevan ini dari ST:

• AN4511 - Catatan aplikasi - Filter mode umum .

Secara khusus kutipan ini (penekanan milikku):

[...]

Hanya untuk menjadi eksplisit: fakta bahwa impedansi induktif menyiratkan refleksi terhadap sumber tergantung pada konservasi prinsip energi. Karena pada dasarnya tidak ada komponen resistif yang dapat menjelaskan energi sinyal mode umum yang akan dihamburkan (diubah menjadi panas), energi tersebut harus pergi ke tempat lain: energi itu akan (sementara) disimpan di medan magnet yang menumpuk di choke dan dipantulkan kembali dari tempat asalnya.

Namun, CM choke nyata akan memiliki perilaku yang lebih kompleks, terutama karena kapasitansi parasit, dan menunjukkan puncak resonansi dalam besarnya impedansinya, seperti yang ditunjukkan di sini oleh kurva biru (dari dokumen yang sama yang dihubungkan di atas):

Untuk arus diferensial normal, kedua belitan secara efektif "mengurangi" induktansi mereka dan dengan demikian arus hampir tidak terhambat.

Ketika arus adalah mode umum, induktansi penuh dari kedua kumparan hadir dan dengan demikian arus jauh lebih kuat terhambat.

Di bawah ini adalah gambar yang seharusnya membantu. Input dan output tunggal ditampilkan yang menunjukkan berbagai impedansi yang Anda dapatkan ketika Anda membalikkan arah salah satu arus.

Skenario pertama untuk arus mode umum yang akan kami blokir: -