モノリシックEMIフィルターによるコモンモードノイズの除去

マイク・サントラ著 | 2019年8月9日

コモンモードチョークが普及しているにもかかわらず、モノリシックEMIフィルタが代替手段となる可能性があります。 これらの多層セラミック コンポーネントは、適切に配置されている場合、コモンモード ノイズの優れた除去を実現します。

多くの要因によって「ノイズ」干渉の量が増加し、電子機器の機能に損傷を与えたり、妨害したりする可能性があります。 今日の自動車はその代表的な例です。 1 台の車両に Wi-Fi、Bluetooth、衛星ラジオ、GPS システムが搭載されていますが、これはほんの始まりにすぎません。 このノイズ干渉を管理するために、業界では通常、EMI フィルターとともにシールドを使用して不要なノイズを除去します。 しかし現在、EMI/RFI を排除するための従来のソリューションの一部はもはや十分ではありません。

この問題により、多くの OEM は、2 コンデンサ差動、3 コンデンサ (1 つの X キャップと 2 つの Y キャップ)、フィードスルー フィルタ、コモン モード チョーク、またはこれらの組み合わせなどのオプションを避けて、次のようなより適切なソリューションを求めています。より小型のパッケージで優れたノイズ抑制を実現するモノリシック EMI フィルタ。

電子機器が強い電磁波を受けると、回路内に不要な電流が誘導され、意図しない動作を引き起こしたり、意図した動作を妨げたりすることがあります。

EMI/RFI は、伝導または放射の形で発生する可能性があります。 EMI が発生すると、ノイズが導体に沿って伝わることになります。 放射 EMI は、ノイズが磁場または電波として空気中を伝わるときに発生します。

外部から加わるエネルギーはたとえ微量であっても、放送や通信に使われる電波に混入すると、受信不能や音声の異音、映像の乱れなどを引き起こす可能性があります。 エネルギーが強すぎると、電子機器が損傷する可能性があります。

発生源には、静電気放電、照明などの自然ノイズと、接触ノイズ、高周波を使用した機器の漏洩、不要輻射などの人工ノイズがあります。 通常、EMI/RFI ノイズはコモンモード ノイズであるため、解決策は、別個のデバイスとして、または回路基板に埋め込まれた EMI フィルターで不要な高周波を除去することです。

EMI フィルタEMI フィルタは通常、回路を形成するように接続されたコンデンサやインダクタなどの受動部品で構成されます。

「インダクタは、有害な高周波電流をブロックしながら、DC または低周波電流の通過を許可します。 コンデンサは、高周波ノイズをフィルタの入力から遠ざけ、電源またはグランド接続に戻すための低インピーダンス経路を提供します」と、多層セラミックコンデンサとEMIフィルター。

従来のコモンモードフィルタリング手法には、選択したカットオフ周波数より低い周波数の信号を通過させ、カットオフ周波数より高い周波数の信号を減衰させるコンデンサを使用したローパスフィルタが含まれます。

一般的な開始点は、差動構成で 1 対のコンデンサを適用し、各トレースと差動入力のグランドの間に 1 つのコンデンサを配置することです。 各レッグの容量性フィルタは、指定されたカットオフ周波数を超えると EMI/RFI をグランドに迂回させます。 この構成では、2 本のワイヤを介して逆位相の信号を送信するため、不要なノイズがグランドに送信されると同時に、信号対ノイズ比が向上します。

「残念ながら、X7R 誘電体を備えた MLCC (通常、この機能に使用される) の静電容量値は、時間、バイアス電圧、温度によって大きく変化します」と Cambrelin 氏は言います。

「したがって、2 つのコンデンサが、室温、低電圧で、特定の時点で厳密に整合していても、時間、電圧、または温度が変化すると、最終的には非常に異なる値になる可能性が非常に高くなります。 2 つのライン間のこの不一致により、フィルターのカットオフ付近の応答が不等になります。 したがって、コモンモードノイズが差動ノイズに変換されます。」