Perte d'insertion et performances dans le filtrage EMI

Le blog KnowlesCapacitors explique la perte d'insertion et les performances du filtrage EMI dans un article de Peter Mathews.

Pour se conformer aux législations internationales telles que la directive européenne sur la CEM ou la FCC, le filtrage EMI est un élément essentiel de la conception des équipements. Ici, nous continuerons à explorer le filtrage EMI via la perte d'insertion et les performances de filtrage.

La performance de perte d'insertion montre l'atténuation du signal à n'importe quelle fréquence donnée. En tant que métrique, la performance de perte d'insertion est très utile comme guide dans le processus de sélection de filtre ; les performances réelles en service peuvent varier en fonction des caractéristiques du circuit.

La perte d'insertion est déterminée par les facteurs suivants :

• Configuration électrique
• Impédances source/charge
• Charger le courant
• Matériaux diélectriques en céramique
• Impédance de terre
• Intégrité du blindage

Configuration électrique

Le choix de la configuration électrique d'un filtre (combinaison condensateur/inductance) dépend principalement des impédances de source et de charge. Les chiffres de perte d'insertion sont normalement publiés pour une source de 50 et un circuit de charge de 50 . L'impédance, en réalité, sera probablement différente de ce que les chiffres impliquent et pourrait entraîner une augmentation ou une diminution de la perte d'insertion. La configuration électrique du filtre doit être choisie pour optimiser les performances du filtre pour un scénario d'impédance source/charge spécifique.

Les types courants de configurations électriques disponibles dans les filtres de traversée incluent :

Filtre multi-éléments

Contient plus de 3 éléments, par exemple des filtres L-C-L-C-L (l'ajout d'éléments supplémentaires augmente la pente de la courbe de perte d'insertion)

Charger le courant

L'effet du courant de charge sur la perte d'insertion est largement déterminé par les propriétés des éléments filtrants utilisés. Pour les circuits de filtrage avec des éléments inductifs, la perte d'insertion peut subir une réduction significative lorsque des inductances en ferrite sont utilisées ; le matériau ferrite sature en courant. La réduction de la perte d'insertion dépend du courant et des caractéristiques du matériau ferrite particulier. Dans les cas extrêmes, la ferrite deviendra inefficace et la perte d'insertion semblera être la même que pour un filtre C.

Choisir un filtre

Lors de la sélection d'un filtre, la configuration électrique, la mise en œuvre physique et le matériau (c'est-à-dire le type diélectrique) sont tous des considérations importantes. La courbe d'atténuation, représentée sur la figure 1, représente les différentes implémentations physiques des configurations électriques détaillées ci-dessus. Vous remarquerez qu'un simple filtre à puce fournit le moins d'atténuation à haute fréquence. Examiner l'une ou l'autre de ces caractéristiques individuellement pourrait être trompeur dans votre processus de sélection.

En regardant, encore une fois, le composant lui-même, différentes catégories de matériaux céramiques ont des caractéristiques de performance différentes. Par exemple, à mesure que la constante diélectrique augmente (et donc que la valeur de capacité du filtre augmente), la stabilité se détériore. Des paramètres opérationnels et environnementaux spécifiques, notamment la température, la tension, la fréquence et le temps (vieillissement), peuvent affecter la constante diélectrique.

Comme résumé dans la figure 2, les trois principales classifications de diélectriques céramiques utilisées dans la fabrication de filtres EMI sont généralement appelées ultra stables (C0G/NP0), stables (X7R) et à usage général (Z5U, Y5V ou X7W).

C0G/NP0 – Ultra Stable La plupart des paramètres des matériaux ne sont pas affectés par la température, la tension, la fréquence ou le temps Les stabilités sont mesurées en termes de parties par million mais les constantes diélectriques sont relativement faibles (10 à 100)X7R – Stable Les paramètres de matériau sont relativement stables en ce qui concerne la température, la tension, la fréquence et le temps. VC) est essentiel, les appareils de précision Knowles peuvent également prendre en charge les pièces avec les caractéristiques VC BX (2X1) et BZ (2C1)Z5U/Y5V/X7W - Usage général Les paramètres des matériaux sont sévèrement limités et les performances sous tension appliquée peuvent être sérieusement compromises. Remarque :Knowles Precision Devices n'utilise que les performances supérieures C0G/NP0 et X7R dans ses plages standard

Propagation des valeurs de capacité

La capacité d'un condensateur céramique change également en raison de la variation de la température, de la tension appliquée et de l'âge. La capacité finale peut se situer dans une plage de valeurs en fonction du type de matériau et des caractéristiques référencées dans la figure 2. Cela dit, si la capacité a diminué, les performances de perte d'insertion le seront également.

source de l'image en vedette :transmission KnowlesCapacitors