공통 모드 초크 임피던스
EMC 필터 설계를 위한 공통 모드 초크의 임피던스, 삽입 손실 및 Q 인수를 계산합니다.
공식
작동 방식
커먼 모드 초크 계산기는 CISPR 32 전도 방출 규정 준수, USB/Ethernet EMC 및 메인 필터 설계에 필수적인 차동 신호 및 전력선 필터링의 임피던스와 삽입 손실을 계산합니다.EMC 엔지니어들은 이를 사용하여 손실이 1dB 미만인 차동 신호를 전달하면서 20-40dB 공통 모드 감쇠를 달성합니다.
Henry Ott의 'EMC Engineering'에 따르면 CMC는 차동 전류 (동일한 크기, 반대 방향) 가 상쇄 자속을 생성하여 원하는 신호에 거의 0에 가까운 임피던스를 제공하는 이중 권선 인덕터입니다.공통 모드 전류 (두 컨덕터에서 동일한 방향) 는 전체 인덕턴스 L을 나타내며 임피던스 Z_CM = 2 x pi x f x L을 나타냅니다. 1mH CMC는 150kHz (CISPR 하한) 에서 942옴 임피던스를 제공합니다.
삽입 손실 IL = 20 x log10 (Z_CM/ (Z_CM + Z_로드)).Z_CM >> Z_Load의 경우: IL은 20 x log10 (Z_CM/Z_load) 에 가까워집니다.50옴 시스템의 1000옴 CMC는 IL = 20 x log10 (1000/50) = 26dB를 제공합니다.CISPR 32 클래스 B에는 일반적으로 150kHz에서 15-25dB CM 감쇠가 필요하며, 이는 0.5-2mH CMC로 달성할 수 있습니다.
Q 팩터 Q = Z_CM/DCR은 손실과 반응성을 나타냅니다.Q가 높은 CMC (Q > 50) 는 반응성이 있어 케이블 커패시턴스로 공진할 수 있습니다. 저Q CMC (Q < 10, 손실 페라이트 사용) 는 공진 문제 없이 광대역 억제 기능을 제공합니다.Wurth 애플리케이션 노트에 따르면 전력선 CMC는 손실 페라이트를 사용하고 신호선 CMC는 차동 모드 감쇠를 최소화하기 위해 고투과성, 저손실 페라이트를 사용합니다.
계산 예제
문제: CISPR 32의 제한인 66dBuV에 비해 150kHz에서 75dBUV CM 노이즈를 보여주는 USB 2.0 포트용 CMC를 선택하십시오.부하 임피던스는 90옴 (USB 차동) 입니다.
Ott별 솔루션: 1.필수 감쇠: 75 - 66 + 6dB 마진 = 150kHz에서 15dB 2.Z_CM >> Z_로드의 경우 IL = 20 x log10 (Z_CM/Z_Load), 15 = 20 x log10 (Z_CM/90), Z_CM = 90 x 10^0.75 = 506옴 3.필수 인덕턴스: L = Z_CM/ (2 x pi x f) = 506/ (2 x pi x 150000) = 537uH, 680uH 표준값 사용 4.150 kHz = 2 x pi x 150000 x 680e-6 = 641ohm에서의 IL: Z_CM, IL = 20 x log10 (641/90) = 17 dB (15dB 요구 사항 충족) 에서 IL: Z_CM을 확인하십시오. 5.차동 감쇠량 확인: 누설 인덕턴스 약 2% = 13.6uH, Z_diff = 2 x pi x 480e6 x 13.6e-6 = 480MHz에서 41옴 (USB 2.0) 6.디퍼런셜 IL: 20 x log10 ((90+41) /90) = 1.7 dB — USB 2.0 아이 마진에 사용 가능
선택: 워스 744272102 (1mH, 1A, 0.3옴 DCR, USB 등급) 는 150kHz에서 20dB를 제공하며 차동 손실은 2dB 미만입니다.
실용적인 팁
- ✓CMC를 커넥터에서 10mm 이내에 배치하십시오. — CM 전류는 케이블 연결 지점에 유입됩니다. CMC를 커넥터에서 멀리 두면 Johnson/Graham에 따라 필터링하기 전에 내부 배선에서 노이즈가 방출됩니다.
- ✓USB 3.0 수퍼스피드 (5Gbps) 의 경우: 2.5GHz에서 차동 임피던스가 3ohm 미만인 CMC를 선택하면 눈이 가려지지 않습니다. 표준 전력선 CMC는 USB-IF 설계 가이드에 따라 과도한 차동 손실이 발생합니다.
- ✓CMC 양쪽의 접지에 병렬 Y 커패시터 (1-4.7nF) 를 추가합니다. 커패시터는 CMC 인덕턴스가 기생 커패시턴스에 의해 우회되는 고주파에서 저 임피던스 CM 경로를 제공합니다.
흔한 실수
- ✗100MHz 데이터시트 임피던스를 사용하여 150kHz로 추정합니다. 페라이트 투과율은 주파수 범위에 따라 10배 달라집니다.Wurth에서는 임피던스와 주파수 곡선이 필수적입니다. 100MHz에서 2000ohm의 CMC는 150kHz에서 200ohm에 불과할 수 있습니다.
- ✗DCR 전압 강하를 무시하고 5A 부하에서 1옴 DCR CMC를 사용하면 5V 강하가 발생하므로 5V USB 전원에서는 허용되지 않습니다.TDK 지침에 따라 DCR < 2% 미만의 공급 전압을 부하 전류로 나눈 값을 선택하십시오.
- ✗DC 바이어스가 있는 포화 코어 — CMC 인덕턴스는 정격 DC 전류에서 30-50% 떨어집니다.2A 부하의 경우 Murata 포화 곡선당 지정된 인덕턴스를 유지하려면 CMC 정격 >3A를 선택하십시오.
자주 묻는 질문
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