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공통 모드 초크 임피던스

EMC 필터 설계를 위한 공통 모드 초크의 임피던스, 삽입 손실 및 Q 인수를 계산합니다.

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공식

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

L — Inductance (H)
f — Frequency (Hz)

작동 방식

커먼 모드 초크 (CMC) 는 단일 토로이달 또는 드럼 코어에 감긴 2권선 인덕터로, 차동 모드 전류는 자기적으로 상쇄되고 공통 모드 전류는 전체 인덕턴스를 유지합니다.주파수 f에서 공통 모드 임피던스는 Z = 2πfL이며, 여기서 L은 인덕턴스입니다 (일반적으로 전력선 필터의 경우 100μH~10mH).50Ω 시스템에서의 삽입 손실은 IL = 20·log( Z/ (Z+50)) 입니다.Q 계수 Q = Z/DCR은 초크의 손실 정도를 나타냅니다. Q가 높으면 초크의 반응성이 높으며 Q (손실 페라이트) 가 낮으면 광대역 억제 기능이 제공됩니다.CMC는 150kHz 이상의 CISPR 22/25 제한을 대상으로 전력선, 데이터 케이블 및 USB 인터페이스에서 전도성 공통 모드 잡음을 방지하는 주요 방어 수단입니다.

계산 예제

문제: 커먼 모드 초크의 L = 1mH, DCR = 0.5Ω입니다.150kHz에서의 임피던스, 삽입 손실 및 Q는 얼마입니까?
해결 방법:
1.변환 인덕턴스: L = 1 밀리암페어 = 1×10³ H
2.임피던스: Z = 2π × 150,000 × 1×10³ = 942 Ω
3.삽입 손실 (50 Ω 시스템): IL = 20·로그( 942/ (942+50)) = 20·로그( 0.950) = −0.45 데시벨
4.Q 팩터: Q = 942/ 0.5 = 1884
결과: 초크는 CISPR 하한인 150kHz에서 942Ω을 제공하는데, 이는 우수한 광대역 억제 효과를 나타냅니다.Q가 높다는 것은 이 주파수에서 손실이 적고 주로 반응성이 높다는 것을 나타냅니다.

실용적인 팁

  • ✓포화를 방지하려면 정격 DC 전류가 피크 부하 전류를 25% 이상 초과하는 CMC를 선택하십시오.
  • ✓USB 또는 신호선의 경우 신호 파형이 왜곡되지 않도록 차단 차동 임피던스가 5Ω 미만인 CMC를 사용하십시오.
  • ✓CMC를 케이블 커넥터에 최대한 가깝게 배치하여 공통 모드 전류가 PCB 접지면에 들어가기 전에 차단합니다.

흔한 실수

  • ✗부하 전류 하에서 DCR 전압 강하를 무시하면 5A 부하에서 1Ω DCR이 발생하면 5V 시스템에서는 허용되지 않는 5V 강하가 발생합니다.
  • ✗100MHz 데이터시트 임피던스를 사용하여 150kHz까지 추정 — 페라이트 투과율은 고주파에서 급격히 떨어집니다. 임피던스-주파수 곡선을 사용하십시오.
  • ✗DC 부하 전류로 코어 포화 — 정격 DC 전류를 확인하고 인덕턴스가 해당 전류에서 지정된 상태로 유지되는지 확인합니다.

자주 묻는 질문

공통 모드 초크 (CMC) 에는 두 개의 결합 권선이 있으며 특히 차동 모드 신호를 전달하는 동안 공통 모드 잡음을 목표로 합니다.페라이트 비드는 공통 잡음과 차동 잡음을 모두 감쇠시키는 단일 권선 손실 인덕터입니다.CMC는 차동 신호 쌍 (USB, 이더넷, 전력선) 에 사용되고 페라이트 비드는 단일 전력선 또는 신호선에 사용됩니다.
고주파에서는 페라이트 코어 투과율이 떨어지고 권선 간 커패시턴스가 바이패스 경로를 생성합니다.임피던스는 자체 공진 주파수에서 최고조에 달했다가 떨어집니다.항상 데이터시트에서 전체 임피던스-주파수 곡선을 확인하십시오.
예, 하지만 CMC는 차동 모드 임피던스가 매우 낮고 (5Gbps 주파수에서 < 3Ω) EMC 문제 주파수에서 공통 모드 임피던스가 충분해야 합니다.USB 3.0에 특화된 CMC를 찾거나 CMC와 개별 페라이트 비드의 조합을 사용하십시오.

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