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EMC

Impédance de la self de mode commun

Calcule l'impédance, la perte d'insertion et le facteur Q d'une self de mode commun pour la conception de filtres CEM.

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Formule

Z = 2π × f × L, IL = 20·log₁₀((Z+50)/Z)

L— Inductance (H)
f— Frequency (Hz)

Comment ça marche

Un inducteur en mode commun (CMC) est un inducteur à deux enroulements enroulé sur un seul noyau toroïdal ou à tambour, de telle sorte que les courants en mode différentiel s'annulent magnétiquement tandis que les courants en mode commun atteignent leur pleine inductance. À la fréquence f, l'impédance en mode commun est Z = 2π FL, où L est l'inductance (généralement de 100 μH à 10 mH pour les filtres de lignes électriques). La perte d'insertion dans un système de 50 Ω est IL = 20·log( Z/ (Z+50)). Le facteur Q Q = Z/DCR indique le degré de perte du starter ; un Q élevé signifie que le starter est plus réactif, tandis qu'un Q faible (ferrite avec perte) permet une suppression de la large bande. Les CMC constituent la principale défense contre le bruit de mode commun conduit sur les lignes électriques, les câbles de données et les interfaces USB, ciblant les limites CISPR 22/25 supérieures à 150 kHz.

Exemple Résolu

Problème : Un inducteur en mode commun a L = 1 mH, DCR = 0,5 Ω. Qu'est-ce que l'impédance, la perte d'insertion et le Q à 150 kHz ? Solution : 1. Convertissez l'inductance : L = 1 mH = 1 × 10 ³ H 2. Impédance : Z = 2 π × 150 000 × 1 × 10 ³ = 942 Ω 3. Perte d'insertion (système à 50 Ω) : IL = 20·log( 942/ (942+50)) = 20·log (0,950) = −0,45 dB 4. Facteur Q : Q = 942/0,5 = 1884 Résultat : Le starter fournit 942 Ω à la limite inférieure CISPR de 150 kHz, ce qui représente une bonne suppression de la bande passante. Un Q élevé indique un composant principalement réactif à faible perte à cette fréquence.

Conseils Pratiques

  • ✓Choisissez un CMC dont le courant continu nominal dépasse le courant de charge de pointe d'au moins 25 % pour éviter la saturation.
  • ✓Pour les lignes USB ou de signal, utilisez un CMC avec une impédance différentielle de coupure inférieure à 5 Ω pour éviter de déformer la forme d'onde du signal.
  • ✓Placez le CMC le plus près possible du connecteur du câble pour intercepter les courants de mode commun avant qu'ils n'entrent dans le plan de masse du PCB.

Erreurs Fréquentes

  • ✗Ignorer la chute de tension DCR sous courant de charge : un DCR de 1 Ω à une charge de 5 A entraîne une chute de 5 V, ce qui est inacceptable dans les systèmes 5 V.
  • ✗En utilisant l'impédance de 100 MHz de la fiche technique pour extrapoler à 150 kHz, la perméabilité de la ferrite diminue fortement à haute fréquence ; utilisez la courbe impédance en fonction de la fréquence.
  • ✗Saturer le noyau avec un courant de charge continu : vérifiez le courant continu nominal et vérifiez que l'inductance reste spécifiée à ce courant.

Foire Aux Questions

Un inducteur en mode commun (CMC) possède deux enroulements couplés et cible spécifiquement le bruit en mode commun tout en transmettant des signaux en mode différentiel. Une bille de ferrite est un inducteur à perte à enroulement unique qui atténue à la fois le bruit commun et le bruit différentiel. Les CMC sont utilisées sur des paires de signaux différentiels (USB, Ethernet, lignes électriques) ; les billes de ferrite sont utilisées sur des lignes d'alimentation ou de signal uniques.
Aux hautes fréquences, la perméabilité du noyau de ferrite diminue et la capacité entre les enroulements crée un chemin de dérivation. L'impédance culmine à une fréquence d'autorésonance puis diminue. Vérifiez toujours la courbe complète de l'impédance en fonction de la fréquence à partir de la fiche technique.
Oui, mais le CMC doit avoir une très faible impédance en mode différentiel (< 3 Ω à des fréquences de 5 Gbit/s) et une impédance en mode commun suffisante aux fréquences problématiques de la CEM. Recherchez des CMC spécialement conçus pour l'USB 3.0 ou utilisez une combinaison d'un CMC et de billes de ferrite individuelles.

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