Фильтр эмп что это
Фильтры подавления ЭМП более 1000
Фильтры подавления ЭМП – устройства, предназначенные для защиты электронных приборов от электромагнитных помех, а также блоков и узлов. Обычно фильтры ЭМП – это фильтры низких частот, которые устанавливаются у источников электромагнитных помех или перед приёмниками помех (рецепторами).
Такие фильтры рассчитаны на подавление помех, которые поступают по проводникам двух- и трёхфазной электросети на вход защищаемых устройств, то есть они принадлежат к «приёмной стороне». Фильтры подавления ЭМП пропускают напряжение сети частотой 50 или 60 Гц.
Конструктивно фильтры подавления ЭМП состоят из катушек индуктивности(дросселей) и конденсаторов, объединённых в мостовую конструкцию в металлическом или пластиковом корпусе.
Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Алматы, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Гомель, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Казань, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курган, Курск, Липецк, Минск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Орёл, Пенза, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Смоленск, Ставрополь, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Уфа, Чебоксары, Челябинск, Ярославль.
Доставка в пункты выдачи заказов Pickpoint, OZON, Boxberry, DPD, CDEK, «Связной», а также Почтой России в следующие города: Тольятти, Иркутск, Хабаровск, Владивосток, Махачкала, Оренбург, Новокузнецк, Чебоксары, Калининград, Улан-Удэ, Сочи, Брянск, Сургут, Нижний Тагил, Чита, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и еще в более чем 1000 городов и населенных пунктов по всей России.
Товары из группы «Фильтры подавления ЭМП» вы можете купить оптом и в розницу.
Фильтры подавления электромагнитных помех
Электромагнитные помехи (ЭМП, EMI) возникают при работе устройств генерации или преобразования электроэнергии:
• импульсных блоков питания;
• цепей нелинейных преобразователей мощности;
• генераторов
• мощных двигателей и т. п.
Для борьбы с помехами используются фильтры ЭМП. Электромагнитные помехи распространяются как по проводам (кондуктивные помехи), так и через окружающее пространство (излучаемые помехи). Кондуктивные помехи можно разделить на две составляющие: синфазные (common-mode) и дифференциальные (differential-mode). ЭМП негативно влияют на работу электронных устройств и могут вывести их из строя.
Сетевые фильтры широко применяются в системах автоматизации производства и в станках с ЧПУ. Фильтры представляют собой LC/RLC фильтры 1, 2 и 3 порядков. Обычно фильтры ЭМП устанавливаются у источников электромагнитных помех или перед приёмниками помех (рецепторами).
Такие фильтры рассчитаны на подавление помех, которые поступают по проводникам двух- и трёхфазной электросети на вход защищаемых устройств, то есть они принадлежат к «приёмной стороне». Фильтры подавления ЭМП пропускают напряжение сети частотой 50 или 60 Гц.
Конструктивно фильтры подавления ЭМП состоят из катушек индуктивности (дросселей) и конденсаторов, объединённых в мостовую конструкцию в металлическом или пластиковом корпусе.
Компания Purelogic R&D предлагает фильтры ЭМП для подавления синфазных и дифференциальных помех. Представлены модели с различным рабочим током и типом подключения, которые могут применяться в импульсных источниках питания и измерительном оборудовании.
Правильный выбор ЭМП-фильтра для систем военного назначения
Введение
Согласно стандарту MIL-STD‑220, вносимая потеря, под которой понимается способность фильтра уменьшить или ослабить нежелательные сигналы, всегда измеряется при использовании 50‑Ом источника сигналов и 50‑Ом импеданса нагрузки. В этих условиях у конфигураций фильтрующих цепей разных типов (с одним конденсатором, L‑, Pi и Т‑типов) — одинаковые характеристики для заданной схемы независимо от взаимосвязи между входом, выходом и источником РЧ-сигнала. Испытания в соответствии с MIL-STD‑220 хорошо определены, универсальны и позволяют эффективно контролировать качество выпускаемых фильтров.
Поскольку импеданс пассивных индуктивных и емкостных фильтров не является константой, а зависит от режима работы устройства (частоты, величины приложенного напряжения и тока), при выборе фильтрующей схемы следует учитывать параметры нагрузки и источника. Это важное обстоятельство, поскольку большинство линейных ЭМП-фильтров не является согласованными цепями. Иначе говоря, так происходит, если расчетное значение отдельных компонентов цепи меняется в соответствии с рабочими напряжениями и токами.
В большинстве случаев величина индуктивности дросселя фильтра уменьшается в угоду стоимости и для того, чтобы обеспечить заданный уровень вносимой потери, приходится увеличивать емкость конденсаторов. Такое намеренное рассогласование, широко практикующееся в отрасли, оказывает влияние только в области очень низких частот, в результате чего появляются пульсации в полосе пропускания, и едва ли заметно сказывается на полосе непрозрачности.
Схемные конфигурации
Линейные фильтры ЭМП являются пассивными устройствами. Они обеспечивают фильтрацию нижних частот, пропускают постоянный ток и частоты линий электропитания с очень малыми потерями, ослабляя нежелательные сигналы на верхних частотах. Фильтры в равной мере эффективно подавляют ЭМП, генерируемые устройством, и защищают его от нежелательных помех, проникающих по линиям питания.
Каждый дополнительный элемент схемы увеличивает крутизну спада частотной характеристики, или, другими словами, увеличивает вносимые потери в полосе непрозрачности. Увеличение или уменьшение значений отдельных элементов не влияет на крутизну характеристики, но влияет на частоту среза. На рис. 1 представлена зависимость вносимых потерь от частоты фильтров разного типа.
Рис. 1. Зависимость вносимой потери от частоты для разных конфигураций фильтрующих схем
Более того, при изменении импедансов источника сигналов и нагрузки меняется и наклон кривой вносимой потери. В тех случаях, когда импедансы источника сигналов и нагрузки одинаковы и относительно велики, наилучшая кривая вносимой потери – у фильтра Pi-типа. По мере уменьшения импедансов вносимая потеря у этого фильтра уменьшается. В отношении фильтров Т‑типа справедливо обратное утверждение. Если импедансы цепи меняются с частотой, как это происходит в большинстве схем, рекомендуется использовать многоэлементные фильтры типов Pi и Т. Однако на практике используется конфигурация L‑типа — с двумя элементами.
Кроме того, количество фильтрующих элементов ограничено величиной эквивалентной последовательной индуктивности (ESL) и эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) конденсатора и паразитной емкости катушек индуктивности. В результате кривая потери «выравнивается» в диапазоне –80…–90 дБ. Мы рассмотрим несколько самых распространенных типов ЭМП-фильтров и их области применения. Мы ограничимся достаточно общими описаниями, поскольку в большинстве случаев значения импедансов и профили электромагнитных помех носят динамичный характер и меняются в зависимости от частоты.
– Проходной конденсатор. Коэффициент затухания этого однозвенного фильтра с шунтирующим проходным конденсатором растет со скоростью 20 дБ/декаду (10 дБ при 10 кГц, 30 дБ при 100 кГц). Фильтр на проходном конденсаторе, как правило, является наилучшим выбором для схем с очень большими импедансами источника и нагрузки.
– L‑фильтр — схема из последовательной индуктивности, подключенной к шунтирующему проходному конденсатору. У фильтра этого типа коэффициент затухания растет со скоростью 40 дБ/декаду (20 дБ при 100 кГц, 60 дБ при 1 МГц). L‑фильтр лучше всего подходит для схем, у которых импедансы источника сигнала и нагрузки существенно разные. Фильтр этого типа обеспечивает наилучшие характеристики большинства приложений в тех случаях, когда его индуктивность соединена со схемой, имеющей меньший из двух импедансов.
– Pi-фильтр. Это фильтр из двух шунтирующих проходных конденсаторов с включенным между ними индуктивным элементом. Коэффициент затухания фильтра растет со скоростью 60 дБ/декаду (20 дБ при 15 кГц, 80 дБ при 150 кГц). Фильтр этого типа, как правило, является наилучшим выбором при необходимости обеспечить высокие уровни затухания, а значения импедансов источника и нагрузки схожи и относительно велики.
– T‑фильтр состоит из двух индуктивных компонентов с одним шунтирующим проходным конденсатором между ними. Как и у Pi-фильтра, у этого устройства коэффициент затухания растет со скоростью 60 дБ/декаду (20 дБ при 15 кГц, 80 дБ при 150 кГц). T‑фильтр применяется в тех случаях, когда требуется обеспечить высокие уровни затухания, а импедансы источника и нагрузки схожи и относительно малы.
– Двойные фильтры. В этом случае последовательно включаются два фильтра. Двойные L‑, Pi- и Т‑фильтры из четырех и пяти элементов предназначены для приложений с очень высокими уровнями затухания. Расчетный коэффициент затухания двойного L‑фильтра — 80 дБ/декаду, а коэффициенты затухания у двойных Pi и Т‑фильтров – 100 дБ/декаду. Требования к импедансам источника и нагрузки те же, что и в случае фильтров с одной схемой.
В таблице показано, как зависит выбор типа фильтра от значений импедансов источника и нагрузки.
Блочный фильтр ЭМП (EMI) для источников питания
Блочный фильтр ЭМП
Блочный фильтр ЭМП (рис. 1, таблица) — это составной фильтр для подавления электромагнитных помех, его выпускает компания Murata Manufacturing Co., Ltd. под маркой BNX. Входящие в состав фильтравысококачественный проходной конденсатор и многослойный керамический конденсатор большой емкости обеспечивают подавление электромагнитных помех в широком диапазоне частот. Дроссель в цепи общего провода позволяет в значительной степени подавлять помехи, распространяющиеся по «земле».
Рис. 1. а) Блочный фильтр ЭМП серии BNX; б) пример характеристики вносимых потерь (BNX022-01); в) схема включения
Высокая эффективность подавления помех фильтрами серии BNX сделала эти изделия оптимальным выбором для фильтрации помех в силовых цепях самого разнообразного оборудования. Малоразмерная серия BNX012 с толщиной корпуса 8 мм была выпущена в продажу в 2003 году. Она рассчитана на случаи, когда фильтры предыдущих серий BNX не могут быть смонтированы на печатной плате ввиду миниатюризации электронного оборудования.
Недавно компания выпустила еще более компактные фильтры — BNX022 и BNX023, предназначенные для поверхностного монтажа (SMD). Корпус SMD-фильтров серии BNX имеет толщину 3,1 мм — это меньше, чем у фильтров с проволочными выводами BNX012/BNX016, которые сами по себе достаточно миниатюрны. Их можно паять оплавлением для одновременного монтажа с SMD-компонентами. По характеристикам подавления помех SMD-фильтры эквивалентны изделиям предыдущих серий и при этом рассчитаны на номинальный ток 10 или 15 А.
Подавление помех блочными фильтрами ЭМП
В чем же заключается эффект от использования фильтров серии BNX для подавления помех?
Подавление помех в силовых кабелях
На рис. 2 приведен пример эксперимента, демонстрирующего подавление помех от силового кабеля, подсоединенного к оборудованию, при использовании внешнего блока питания. Цифровые цепи электронного оборудования, работающие на частоте 30 МГц, питаются от преобразователя постоянного тока. Когда к печатной плате подсоединен внешний блок питания, по силовому кабелю распространяются как помехи от самого преобразователя постоянного тока, так и помехи от цифровых цепей, проходящие через преобразователь. Установив в соединитель силового кабеля малоразмерный фильтр серии BNX012 с проволочными выводами, можно добиться существенного (от 10 до 20 дБ) подавления помех в диапазоне частот от 100 до 700 МГц. Фильтры серии BNX, содержащие конденсатор большой емкости и высокоэффективный проходной конденсатор, характеризуются способностью подавлять помехи в широком диапазоне частот при использовании всего одного фильтра. Можно ожидать, что эта их особенность будет использоваться для подавления внешних помех (обеспечения помехоустойчивости) в случаях, когда частоту помехи предсказать невозможно.
Рис. 2. а) Меры по блокированию излучения помех силовыми кабелями; б) результат измерения
Помехи переключения в импульсных источниках питания
В ИИП и преобразователях постоянного тока напряжение преобразуется в импульсном режиме. В этой связи выходное напряжение может содержать помехи, время от времени образующиеся при переключении. На рис. 3 показан пример подавления помех переключения, в котором фильтр BNX002-01 практически бесследно устраняет помехи данного типа.
Рис. 3. Подавление помех переключения в импульсных источниках питания:
а) испытательная схема; б) без фильтра (вырабатывается высокочастотная помеха амплитудой до 0,5 В); в) используется BNX002-01 (фильтр BNX подавляет большую часть помехи)
Подавление импульсного шума
В местах расположения высоковольтного электрического оборудования — например, промышленных металлорежущих станков — функционирование оборудования может нарушаться под воздействием импульсных помех, таких как коммутационные перенапряжения. Высокая эффективность подавления ЭМП фильтрами серии BNX позволяет применять их и для подавления импульсных помех. На рис. 4 показано, как фильтр подавляет помехи, вырабатываемые генератором импульсных помех. Эта демонстрация была выполнена с тремя типами фильтров: BNX002-01 (обычный), BNX012-01 (малоразмерный) и BNX022-01 (SMD). Во всех трех случаях импульсная помеха с амплитудой 4 кВ была подавлена.
Рис. 4. а) Схема подавления импульсных помех; б) помехи до испытания; в) помехи после испытания
Меры по защите от статического электричества
С миниатюризацией полупроводниковых элементов все большую актуальность приобретает проблема предотвращения их повреждения в результате действия электростатических разрядов (рис. 5). Фильтры серии BNX обеспечивают достаточную защиту от электростатических разрядов, возникающих в источниках питания.
Рис. 5. Сравнение сигнальных кривых электростатических разрядов
Выводы
Благодаря своей высокой эффективности блочные фильтры ЭМП используются во многих типах электрического оборудования. Однако в свете последних тенденций — миниатюризации и внедрения SMD-технологии — возникает необходимость в изменении их конфигурации. В этой связи компания вывела на рынок блочные фильтры ЭМП в малоразмерном и SMD-испол-нении. Выпущены также малоразмерные SMD-фильтры BNX024H01/BNX025H01, характеризующиеся высокой надежностью (обязательное требование в автомобильной промышленности). Эти блочные фильтры ЭМП позволяют реализовывать разнообразные меры по подавлению помех, включая стабилизацию напряжения, блокирование нежелательного излучения, подавление импульсных помех и электростатических разрядов.
Ожидается, что спрос на такие высокоэффективные фильтры ЭМП будет расти. В дальнейшем компания Murata намерена выпустить еще ряд моделей блочных фильтров ЭМП, учитывающих изменения в конфигурации оборудования и его сетевом окружении.
ЭМП-фильтры и сглаживающие фильтры для импульсных преобразователей
Входные ЭМП-фильтры
Входные и выходные фильтры — необходимая составляющая практически любой электронной системы, в состав которой входят импульсные преобразователи или быстродействующие компоненты. И хотя входные ЭМП-фильтры и выходные сглаживающие фильтры служат разным целям, их конфигурация в ряде случаев может быть схожа.
Основное назначение входных фильтров заключается в защите от электромагнитных помех (ЭМП), генерируемых преобразователем, а также защита от возможных помех со стороны сети. Во многих случаях наилучшим выбором является покупной ЭМП-фильтр, в котором предусмотрена фильтрация дифференциальных и синфазных помех. Эти фильтры устанавливаются между питающей сетью и AC/DC-преобразователем. В состав фильтров входят магнитосвязанные дроссели и емкости. В общем случае схема такого фильтра представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема синфазного и дифференциального ЭМП-фильтра
В этом ЭМП-фильтре последовательно включены два фильтра. Ближний к сети ЭМП-фильтр дифференциальных помех состоит из конденсаторов CY5, CY6, CX2 и магнитосвязанного двухобмоточного дросселя LDM. Последовательно с ним установлен ЭМП-фильтр дифференциальных помех, в состав которого входят конденсаторы CY3, CY4, CX1 и магнитосвязанный двухобмоточный дроссель LCM.
Как видно из рисунка, ЭМП-фильтры синфазных и дифференциальных помех имеют схожую конфигурацию за исключением расположения начала и конца обмоток дросселей LDM и LCM. Различие объясняется следующим образом. Токи дифференциальных помех в фазе и нейтрали протекают в разных направлениях, а токи синфазных помех в фазе и нейтрали текут в одном направлении и замыкаются через корпус или заземление. Таким образом, в обоих дросселях магнитные потоки, создаваемые двумя обмотками, складываются. Следовательно, индуктивность дросселя возрастает, и ЭМП-фильтр работает как классический LC-фильтр.
Описанные выше ЭМП-фильтры, как правило, устанавливаются в линиях сетевого напряжения 220 В на входе AC/DC-преобразователя. ЭМПфильтры производятся многими известными на российском рынке электроники компаниями, среди которых Murata, Epcos, Würth Elektronik и многие другие.
Автор настоятельно рекомендует использовать покупные фильтры и не пытаться изготавливать их самостоятельно из дискретных компонентов. Не следует использовать ЭМП-фильтры для цепей переменного тока в цепях постоянного тока. Постоянный ток создаст подмагничивание дросселей фильтра, а всплески токов помех приводят к насыщению сердечника дросселя, что влечет за собой уменьшение их индуктивности и, следовательно, фильтрующих свойств.
Однако не всегда можно использовать готовые ЭМП-фильтры. Например, в распределенных системах питания в цепях постоянного тока после шинного преобразователя или перед ним может понадобиться установить ЭМП-фильтр перед PoL-преобразователем. В этом случае, скорее всего, придется создать такой фильтр на дискретных компонентах, особенно если невелика мощность преобразователя, перед которым устанавливается фильтр.
Примером может служить LC-фильтр, показанный на рис. 2. Поскольку фильтр описывается уравнением 2‑го порядка и представляет собой хорошо известное колебательное звено, мы лишь приведем окончательные соотношения.
Рис. 2. ЭМП-фильтр LC-типа
Собственная частота колебательного звена определяется из соотношения (1):
Величина демпфирования определяется из соотношения (2):
В схеме на рис. 2 отсутствует резистор R в явном виде, поэтому такой фильтр называется недемпфированным, но это не значит, что R = 0 и любое входное воздействие порождает в фильтре незатухающие колебания. Величина R складывается из омического сопротивления дросселя RDC, эквивалентного последовательного сопротивления конденсатора (ESR) и сопротивления проводников. Передаточная характеристика этого фильтра показана на рис. 3.
Рис. 3. Передаточная характеристика LC-фильтра
Как видно из этого рисунка, чем меньше степень демпфирования β, тем ярче выражен резонансный пик в частотной области. Также при условии β ω0, и улучшится фильтрация помех, но, как представляется автору, такое решение не имеет смысла. Габариты решения заметно возрастут, а увеличение крутизны спада АЧХ фильтра не принесет практической выгоды. Рабочая частота PoL-преобразователей в настоящее время находится в диапазоне примерно 1–2 МГц.
С учетом требований стандартов частота среза ЭМП-фильтра должна находиться в пределах нескольких кГц. Если выбрать величину β ≈ 1, то ослабление на частоте 1 МГц составит 50–60 дБ, что вполне достаточно для подавления помех. Если все же потребуется более значительное ослабление, возможно, следует подумать не о применении двухкаскадного ЭМП-фильтра, а проанализировать систему питания и принять иные меры к уменьшению помех.
Выходные сглаживающие фильтры
В качестве сглаживающих выходных фильтров используются те же LC-фильтры, которые были рассмотрены выше. Однако в данном случае такие фильтры не удастся заменить покупными, и их всякий раз приходится рассчитывать разработчику. Выходной сглаживающий фильтр позволяет снизить пульсации выходного напряжения до единиц мВ или даже нескольких сотен мкВ. Уменьшение амплитуды пульсаций до десятков мкВ едва ли возможно, даже если увеличить число каскадов выходного фильтра.
Уменьшению пульсаций помешают паразитные составляющие компонентов фильтра и проводников печатной платы. Кроме того, из-за джиттера частоты коммутации в спектре выходного напряжения могут возникать низкочастотные составляющие вплоть до нескольких Гц. Их, конечно, невозможно подавить сглаживающим фильтром. Таким образом, если требуется ограничить пульсации выходного напряжения вплоть до мкВ, после сглаживающего фильтра в цепь питания устанавливается LDO-регулятор.
Рис. 7. Сглаживающий фильтр на выходе повышающего преобразователя
Рассмотрим наиболее распространенную конфигурацию сглаживающего фильтра – π-фильтр (или П-фильтр). Схема его включения в цепь повышающего преобразователя приведена на рис. 7 [1]. Резонансная частота этого фильтра определяется из выражения (4).
В отличие от ЭМП-фильтра, сглаживающий фильтр входит в состав контура обратной связи, поэтому частота среза фильтра не должна быть меньше 10–20% частоты коммутации. В противном случае уменьшается устойчивость системы из-за запаздывания в петле обратной связи, что приводит к затягиванию переходных процессов, а также к ухудшению устойчивости из-за уменьшения запаса по фазе. Как и в случае с ЭМП-фильтрами, в сглаживающий фильтр необходимо ввести демпфирующую цепочку. На рис. 7 показаны три возможных варианта цепочек демпфирования.
Вариант демпфирования 1 с введением резистора RFILT представляется самым простым и экономичным, но введение этого резистора ослабляет эффективность фильтра. Кроме того, уменьшается импеданс параллельной RL-цепочки фильтра. Вариант демпфирования 2 наиболее эффективен, т. к. эта цепочка улучшает характеристику фильтра, но увеличивает стоимость из-за использования керамического конденсатора. На первый взгляд может показаться, что вариант демпфирования 3 – самый эффективный. Однако в этом случае требуется наибольшая емкость конденсатора. Следовательно, возрастает стоимость решения. К тому же, поскольку введение этой цепочки уменьшит полосу пропускания петли обратной связи, этот вариант следует исключить из рассмотрения.
Для высокочастотных преобразователей с малым выходным током имеется еще один нетривиальный вариант сглаживающего фильтра — вместо дросселя в фильтре используется резистор. Рассмотрим простой пример, где в качестве выходного фильтра PoL-преобразователя с частотой коммутации 2 МГц и выходным током 20 мА применяется RC-фильтр. Пусть сопротивление резистора равно 10 Ом, а емкость конденсатора — 1 мкФ. Частота среза этого фильтра составит около 16 кГц; учитывая ослабление 20 дБ/декаду, получим, что пульсации с частотой 2 МГц ослабляются более чем в 100 раз. Однако придется смириться с падением напряжения 200 мВ на резисторе.
Заметим, что расчет фильтров носит приблизительный характер и расчетные параметры обязательно должны проверяться путем макетирования фильтра совместно с преобразователем. На величину емкости фильтра влияет напряжение заряда, частота пульсации тока, температура емкости. Индуктивность дросселя фильтра нелинейно зависит от тока. Кроме того, на характеристики фильтра будет влиять и преобразователь. Эти изменения невозможно учесть в практических расчетах. Помощь при разработке фильтра оказывают фирменные САПР для расчета фильтров. Например, схему расчета сглаживающего фильтра можно найти в [1]. Для расчета ЭМП-фильтра можно воспользоваться средствами [2].
Выбор компонентов фильтра
При выборе компонентов фильтра следует иметь в виду, что собственная резонансная частота (SFR) конденсатов и дросселей должна заметно превосходить частоту среза фильтра. Поскольку нормативные требования, предъявляемые к кондуктивным помехам, распространяются на частоты до 30 МГц, SFR компонентов фильтра должны быть выше 30 МГц. Например, если SFR выбранного керамического конденсатора меньше 30 МГц, следует заменить этот конденсатор несколькими параллельно включенными конденсаторами с емкостью меньшей величины.
Несколько сложнее обстоят дела с выбором дросселя. В этом случае также уместно вспомнить известный афоризм — «наши недостатки — продолжение наших достоинств». Достоинства дросселей были описаны выше. К сожалению, имеются и недостатки: в любом дросселе помимо основного магнитного поля, замыкающегося в сердечнике, всегда есть поле рассеяния, которое, по сути, является генератором помех.
В значительной степени избавиться от этих помех можно, используя экранированные дроссели. Однако проблема заключается в том, что у этих дросселей меньше ток насыщения Isat, поэтому при увеличении тока пульсации индуктивность дросселя падает и фильтр теряет эффективность. Как часто бывает, ситуацию отчасти разрешается с помощью компромисса. Некоторые производители выпускают полуэкранированные дроссели.
На рис. 8 [3] показана зависимость индуктивности от тока для экранированных, неэкранированных и полуэкранированных индукторов производства компании Würth Elektronik. Видно, что полуэкранированные дроссели серии WE-LQS значительно улучшают ситуацию с током насыщения, но приходится мириться с тем, что излучаемые ими помехи несколько больше, чем экранированными дросселями. Если такое решение недопустимо, придется выбрать экранированный дроссель большего габарита.
Рис. 8. Зависимость индуктивности от тока для экранированных, неэкранированных и полуэкранированных индукторов производства компании Würth Elektronik
На принципиальной электрической схеме следует указать начало обмотки (на корпусе дросселя оно отмечено точкой). Начало обмотки должно быть подключено к источнику пульсирующего напряжения. В этом случае в начале обмотки располагается точка с наибольшим значением dV/dt, а начало обмотки примыкает непосредственно к сердечнику. Следовательно, при многослойной обмотке верхние слои играют роль экрана. Заметим, что при правильном подключении ослабляется главным образом вектор напряженности электрического поля E, напряженность магнитного поля H практически не зависит от подключения начала обмотки.
Крутые переключения силовых ключей порождают звон, частота которого зависит от паразитных индуктивностей и емкостей силового каскада. Избавиться от них практически невозможно. Частота звона находится в диапазоне от сотен МГц до единиц ГГц. Из-за поверхностного эффекта в проводниках этот звон вносит малый вклад в кондуктивные помехи на шинах питания, но он является источником нежелательных радиопомех. Поскольку частота звона чаще всего превышает SFR конденсаторов фильтра, ослабить звон можно только с помощью дросселя, а точнее – сердечника дросселя: именно потери в сердечнике, а не индуктивность дросселя помогут ослабить звон. Потери в сердечнике зависят от материала. Ослабление высокочастотной составляющей для различных материалов показано на рис. 9 для дросселей Würth Elektronik.
Рис. 9. Ослабление высокочастотной составляющей для различных материалов