ફિલ્ટર કેપેસિટર્સ, કોમન-મોડ ઇન્ડક્ટર્સ અને મેગ્નેટિક બીડ્સ EMC ડિઝાઇન સર્કિટમાં સામાન્ય આકૃતિઓ છે, અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપને દૂર કરવા માટેના ત્રણ શક્તિશાળી સાધનો પણ છે.
સર્કિટમાં આ ત્રણેયની ભૂમિકા માટે, મારું માનવું છે કે ઘણા ઇજનેરો સમજી શકતા નથી, આ લેખમાં ત્રણ EMC શાર્પસ્ટને દૂર કરવાના સિદ્ધાંતના વિગતવાર વિશ્લેષણની ડિઝાઇનનો સમાવેશ થાય છે.
૧. ફિલ્ટર કેપેસિટર
ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજને ફિલ્ટર કરવાના દૃષ્ટિકોણથી કેપેસિટરનો રેઝોનન્સ અનિચ્છનીય હોવા છતાં, કેપેસિટરનો રેઝોનન્સ હંમેશા હાનિકારક હોતો નથી.
જ્યારે ફિલ્ટર કરવાના અવાજની આવૃત્તિ નક્કી કરવામાં આવે છે, ત્યારે કેપેસિટરની ક્ષમતાને એવી રીતે ગોઠવી શકાય છે કે રેઝોનન્ટ બિંદુ ફક્ત ખલેલ આવર્તન પર પડે છે.
વ્યવહારુ ઇજનેરીમાં, ફિલ્ટર કરવાના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અવાજની આવર્તન ઘણીવાર સેંકડો MHz જેટલી ઊંચી હોય છે, અથવા 1GHz કરતાં પણ વધુ હોય છે. આવા ઉચ્ચ આવર્તન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અવાજ માટે, અસરકારક રીતે ફિલ્ટર કરવા માટે થ્રુ-કોર કેપેસિટરનો ઉપયોગ કરવો જરૂરી છે.
સામાન્ય કેપેસિટર્સ ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજને અસરકારક રીતે ફિલ્ટર કરી શકતા નથી તેના બે કારણો છે:
(1) એક કારણ એ છે કે કેપેસિટર લીડના ઇન્ડક્ટન્સને કારણે કેપેસિટર રેઝોનન્સ થાય છે, જે ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલ માટે મોટો અવરોધ રજૂ કરે છે, અને ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલની બાયપાસ અસર નબળી પડે છે;
(2) બીજું કારણ એ છે કે વાયર વચ્ચે પરોપજીવી કેપેસીટન્સ ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલને જોડે છે, જે ફિલ્ટરિંગ અસર ઘટાડે છે.
થ્રુ-કોર કેપેસિટર ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજને અસરકારક રીતે ફિલ્ટર કરી શકે છે તેનું કારણ એ છે કે થ્રુ-કોર કેપેસિટરમાં ફક્ત એ સમસ્યા જ નથી હોતી કે લીડ ઇન્ડક્ટન્સને કારણે કેપેસિટર રેઝોનન્સ ફ્રીક્વન્સી ખૂબ ઓછી હોય છે.
અને થ્રુ-કોર કેપેસિટર સીધા મેટલ પેનલ પર ઇન્સ્ટોલ કરી શકાય છે, મેટલ પેનલનો ઉપયોગ કરીને ઉચ્ચ-આવર્તન આઇસોલેશનની ભૂમિકા ભજવી શકાય છે. જો કે, થ્રુ-કોર કેપેસિટરનો ઉપયોગ કરતી વખતે, ધ્યાન આપવાની સમસ્યા ઇન્સ્ટોલેશન સમસ્યા છે.
થ્રુ-કોર કેપેસિટરની સૌથી મોટી નબળાઈ એ ઉચ્ચ તાપમાન અને તાપમાનની અસરનો ભય છે, જે થ્રુ-કોર કેપેસિટરને મેટલ પેનલ પર વેલ્ડ કરતી વખતે મોટી મુશ્કેલીઓનું કારણ બને છે.
વેલ્ડીંગ દરમિયાન ઘણા કેપેસિટરને નુકસાન થાય છે. ખાસ કરીને જ્યારે પેનલ પર મોટી સંખ્યામાં કોર કેપેસિટર ઇન્સ્ટોલ કરવાની જરૂર હોય, જ્યાં સુધી નુકસાન હોય ત્યાં સુધી તેને રિપેર કરવું મુશ્કેલ છે, કારણ કે જ્યારે ક્ષતિગ્રસ્ત કેપેસિટર દૂર કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે નજીકના અન્ય કેપેસિટરને નુકસાન પહોંચાડે છે.
2. કોમન મોડ ઇન્ડક્ટન્સ
EMC જે સમસ્યાઓનો સામનો કરે છે તે મોટાભાગે સામાન્ય મોડ ઇન્ટરફરેન્સ હોવાથી, કોમન મોડ ઇન્ડક્ટર્સ પણ અમારા સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા શક્તિશાળી ઘટકોમાંના એક છે.
કોમન મોડ ઇન્ડક્ટર એ એક કોમન મોડ ઇન્ટરફરન્સ સપ્રેશન ડિવાઇસ છે જેમાં ફેરાઇટ કોર તરીકે હોય છે, જેમાં સમાન કદના બે કોઇલ અને સમાન સંખ્યામાં વળાંકો હોય છે જે સમાન ફેરાઇટ રિંગ મેગ્નેટિક કોર પર સમપ્રમાણરીતે ઘા હોય છે જેથી ચાર-ટર્મિનલ ડિવાઇસ બને છે, જેમાં કોમન મોડ સિગ્નલ માટે મોટી ઇન્ડક્ટન્સ સપ્રેશન અસર હોય છે, અને ડિફરન્શિયલ મોડ સિગ્નલ માટે એક નાનું લિકેજ ઇન્ડક્ટન્સ હોય છે.
સિદ્ધાંત એ છે કે જ્યારે કોમન મોડ કરંટ વહે છે, ત્યારે મેગ્નેટિક રિંગમાં ચુંબકીય પ્રવાહ એકબીજાને સુપરઇમ્પોઝ કરે છે, આમ નોંધપાત્ર ઇન્ડક્ટન્સ હોય છે, જે કોમન મોડ કરંટને અટકાવે છે, અને જ્યારે બે કોઇલ ડિફરન્શિયલ મોડ કરંટમાંથી વહે છે, ત્યારે મેગ્નેટિક રિંગમાં ચુંબકીય પ્રવાહ એકબીજાને રદ કરે છે, અને લગભગ કોઈ ઇન્ડક્ટન્સ નથી, તેથી ડિફરન્શિયલ મોડ કરંટ એટેન્યુએશન વિના પસાર થઈ શકે છે.
તેથી, કોમન મોડ ઇન્ડક્ટર સંતુલિત રેખામાં કોમન મોડ ઇન્ટરફરેન્સ સિગ્નલને અસરકારક રીતે દબાવી શકે છે, પરંતુ ડિફરન્શિયલ મોડ સિગ્નલના સામાન્ય ટ્રાન્સમિશન પર તેની કોઈ અસર થતી નથી.
કોમન મોડ ઇન્ડક્ટર્સનું ઉત્પાદન કરતી વખતે નીચેની આવશ્યકતાઓ પૂર્ણ કરવી આવશ્યક છે:
(૧) કોઇલ કોર પર લગાવેલા વાયરોને ઇન્સ્યુલેટેડ કરવા જોઈએ જેથી તાત્કાલિક ઓવરવોલ્ટેજના પ્રભાવ હેઠળ કોઇલના વળાંકો વચ્ચે કોઈ બ્રેકડાઉન શોર્ટ સર્કિટ ન થાય;
(2) જ્યારે કોઇલ તાત્કાલિક મોટા પ્રવાહમાંથી વહે છે, ત્યારે ચુંબકીય કોર સંતૃપ્ત ન થવો જોઈએ;
(૩) કોઇલમાં રહેલા ચુંબકીય કોરને કોઇલથી ઇન્સ્યુલેટેડ રાખવું જોઈએ જેથી તાત્કાલિક ઓવરવોલ્ટેજની ક્રિયા હેઠળ બંને વચ્ચે ભંગાણ ન થાય;
(૪) કોઇલને શક્ય હોય ત્યાં સુધી એક જ સ્તરમાં ઘા કરવી જોઈએ, જેથી કોઇલની પરોપજીવી ક્ષમતા ઓછી થાય અને ક્ષણિક ઓવરવોલ્ટેજ ટ્રાન્સમિટ કરવાની કોઇલની ક્ષમતામાં વધારો થાય.
સામાન્ય સંજોગોમાં, ફિલ્ટર કરવા માટે જરૂરી ફ્રીક્વન્સી બેન્ડની પસંદગી પર ધ્યાન આપતા, કોમન-મોડ ઇમ્પીડન્સ જેટલો મોટો હશે, તેટલો સારો, તેથી કોમન-મોડ ઇન્ડક્ટર પસંદ કરતી વખતે આપણે ડિવાઇસ ડેટા જોવાની જરૂર છે, મુખ્યત્વે ઇમ્પીડન્સ ફ્રીક્વન્સી કર્વ અનુસાર.
વધુમાં, પસંદ કરતી વખતે, સિગ્નલ પર ડિફરન્શિયલ મોડ ઇમ્પિડન્સની અસર પર ધ્યાન આપો, મુખ્યત્વે ડિફરન્શિયલ મોડ ઇમ્પિડન્સ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરો, ખાસ કરીને હાઇ-સ્પીડ પોર્ટ્સ પર ધ્યાન આપો.
૩.ચુંબકીય મણકો
પ્રોડક્ટ ડિજિટલ સર્કિટ EMC ડિઝાઇન પ્રક્રિયામાં, આપણે ઘણીવાર ચુંબકીય માળખાનો ઉપયોગ કરીએ છીએ, ફેરાઇટ સામગ્રી આયર્ન-મેગ્નેશિયમ એલોય અથવા આયર્ન-નિકલ એલોય છે, આ સામગ્રીમાં ઉચ્ચ ચુંબકીય અભેદ્યતા છે, તે ઉચ્ચ આવર્તન અને ઉચ્ચ પ્રતિકાર પેદા કરેલા કેપેસિટેન્સના કિસ્સામાં કોઇલ વિન્ડિંગ વચ્ચે ઇન્ડક્ટર બની શકે છે.
ફેરાઇટ સામગ્રીનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ આવર્તન પર થાય છે, કારણ કે ઓછી આવર્તન પર તેમની મુખ્ય ઇન્ડક્ટન્સ લાક્ષણિકતાઓ લાઇન પરના નુકસાનને ખૂબ જ નાનું બનાવે છે. ઉચ્ચ આવર્તન પર, તે મુખ્યત્વે પ્રતિક્રિયા લાક્ષણિકતા ગુણોત્તર છે અને આવર્તન સાથે બદલાય છે. વ્યવહારુ એપ્લિકેશનોમાં, ફેરાઇટ સામગ્રીનો ઉપયોગ રેડિયો આવર્તન સર્કિટ માટે ઉચ્ચ આવર્તન એટેન્યુએટર તરીકે થાય છે.
વાસ્તવમાં, ફેરાઇટ પ્રતિકાર અને ઇન્ડક્ટન્સના સમાંતરની વધુ સારી સમકક્ષ છે, ઓછી આવર્તન પર ઇન્ડક્ટર દ્વારા પ્રતિકાર શોર્ટ-સર્કિટ થાય છે, અને ઉચ્ચ આવર્તન પર ઇન્ડક્ટર અવબાધ ઘણો ઊંચો થઈ જાય છે, જેથી પ્રવાહ સંપૂર્ણપણે પ્રતિકારમાંથી પસાર થાય છે.
ફેરાઇટ એક વપરાશકાર ઉપકરણ છે જેના પર ઉચ્ચ-આવર્તન ઊર્જા ગરમી ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે તેના વિદ્યુત પ્રતિકાર લાક્ષણિકતાઓ દ્વારા નક્કી થાય છે. ફેરાઇટ ચુંબકીય માળખામાં સામાન્ય ઇન્ડક્ટર્સ કરતાં વધુ સારી ઉચ્ચ-આવર્તન ફિલ્ટરિંગ લાક્ષણિકતાઓ હોય છે.
ફેરાઇટ ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર પ્રતિકારક છે, જે ખૂબ જ ઓછી ગુણવત્તાવાળા પરિબળ ધરાવતા ઇન્ડક્ટરની સમકક્ષ છે, તેથી તે વિશાળ ફ્રીક્વન્સી રેન્જ પર ઉચ્ચ અવબાધ જાળવી શકે છે, જેનાથી ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સી ફિલ્ટરિંગની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થાય છે.
ઓછી આવર્તન બેન્ડમાં, અવબાધ ઇન્ડક્ટન્સથી બનેલો હોય છે. ઓછી આવર્તન પર, R ખૂબ જ નાનો હોય છે, અને કોરની ચુંબકીય અભેદ્યતા વધારે હોય છે, તેથી ઇન્ડક્ટન્સ મોટો હોય છે. L મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે, અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ પ્રતિબિંબ દ્વારા દબાવવામાં આવે છે. અને આ સમયે, ચુંબકીય કોરનું નુકસાન નાનું હોય છે, સમગ્ર ઉપકરણ ઓછું નુકસાન ધરાવે છે, ઇન્ડક્ટરની ઉચ્ચ Q લાક્ષણિકતાઓ, આ ઇન્ડક્ટર રેઝોનન્સ પેદા કરવા માટે સરળ છે, તેથી ઓછી આવર્તન બેન્ડમાં, ક્યારેક ફેરાઇટ ચુંબકીય મણકાના ઉપયોગ પછી વધેલી હસ્તક્ષેપ થઈ શકે છે.
ઉચ્ચ આવર્તન બેન્ડમાં, અવબાધ પ્રતિકાર ઘટકોથી બનેલો હોય છે. જેમ જેમ આવર્તન વધે છે તેમ, ચુંબકીય કોરની અભેદ્યતા ઘટે છે, જેના પરિણામે ઇન્ડક્ટરના ઇન્ડક્ટન્સમાં ઘટાડો થાય છે અને ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ ઘટકમાં ઘટાડો થાય છે.
જો કે, આ સમયે, ચુંબકીય કોરનું નુકસાન વધે છે, પ્રતિકાર ઘટક વધે છે, જેના પરિણામે કુલ અવબાધમાં વધારો થાય છે, અને જ્યારે ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલ ફેરાઇટમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ શોષાય છે અને ગરમીના વિસર્જનના સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
ફેરાઇટ સપ્રેશન ઘટકોનો ઉપયોગ પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ, પાવર લાઇન અને ડેટા લાઇનમાં વ્યાપકપણે થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઉચ્ચ-આવર્તન દખલગીરીને ફિલ્ટર કરવા માટે પ્રિન્ટેડ બોર્ડના પાવર કોર્ડના ઇનલેટ એન્ડમાં ફેરાઇટ સપ્રેશન તત્વ ઉમેરવામાં આવે છે.
ફેરાઇટ મેગ્નેટિક રિંગ અથવા મેગ્નેટિક બીડનો ઉપયોગ ખાસ કરીને સિગ્નલ લાઇન અને પાવર લાઇન પર હાઇ-ફ્રિકવન્સી ઇન્ટરફરેન્સ અને પીક ઇન્ટરફરેન્સને દબાવવા માટે થાય છે, અને તેમાં ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ડિસ્ચાર્જ પલ્સ ઇન્ટરફરેન્સને શોષવાની ક્ષમતા પણ છે. ચિપ મેગ્નેટિક બીડ્સ અથવા ચિપ ઇન્ડક્ટરનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે વ્યવહારુ ઉપયોગ પર આધાર રાખે છે.
રેઝોનન્ટ સર્કિટમાં ચિપ ઇન્ડક્ટરનો ઉપયોગ થાય છે. જ્યારે બિનજરૂરી EMI અવાજ દૂર કરવાની જરૂર હોય, ત્યારે ચિપ મેગ્નેટિક બીડ્સનો ઉપયોગ શ્રેષ્ઠ વિકલ્પ છે.
ચિપ મેગ્નેટિક બીડ્સ અને ચિપ ઇન્ડક્ટર્સનો ઉપયોગ
ચિપ ઇન્ડક્ટર્સ:રેડિયો ફ્રીક્વન્સી (RF) અને વાયરલેસ કોમ્યુનિકેશન્સ, માહિતી ટેકનોલોજી સાધનો, રડાર ડિટેક્ટર, ઓટોમોટિવ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, સેલ્યુલર ફોન, પેજર્સ, ઓડિયો સાધનો, પર્સનલ ડિજિટલ આસિસ્ટન્ટ્સ (PDA), વાયરલેસ રિમોટ કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ અને લો-વોલ્ટેજ પાવર સપ્લાય મોડ્યુલ્સ.
ચિપ મેગ્નેટિક બીડ્સ:ઘડિયાળ-ઉત્પાદન સર્કિટ, એનાલોગ અને ડિજિટલ સર્કિટ વચ્ચે ફિલ્ટરિંગ, I/O ઇનપુટ/આઉટપુટ આંતરિક કનેક્ટર્સ (જેમ કે સીરીયલ પોર્ટ, સમાંતર પોર્ટ, કીબોર્ડ, ઉંદર, લાંબા-અંતરના ટેલિકોમ્યુનિકેશન, સ્થાનિક ક્ષેત્ર નેટવર્ક્સ), RF સર્કિટ અને દખલગીરી માટે સંવેદનશીલ લોજિક ઉપકરણો, પાવર સપ્લાય સર્કિટ, કમ્પ્યુટર, પ્રિન્ટર, વિડીયો રેકોર્ડર (VCRS) માં ઉચ્ચ-આવર્તન સંચાલિત દખલગીરીનું ફિલ્ટરિંગ, ટેલિવિઝન સિસ્ટમ્સ અને મોબાઇલ ફોનમાં EMI અવાજ દમન.
ચુંબકીય મણકાનું એકમ ઓહ્મ છે, કારણ કે ચુંબકીય મણકાનું એકમ ચોક્કસ આવર્તન પર ઉત્પન્ન થતા અવબાધ અનુસાર નામાંકિત છે, અને અવબાધનું એકમ પણ ઓહ્મ છે.
ચુંબકીય મણકો DATASHEET સામાન્ય રીતે વળાંકની આવર્તન અને અવબાધ લાક્ષણિકતાઓ પ્રદાન કરશે, સામાન્ય રીતે ધોરણ તરીકે 100MHz, ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ચુંબકીય મણકાનો અવબાધ 1000 ઓહ્મ જેટલો હોય ત્યારે 100MHz ની આવર્તન.
આપણે જે ફ્રીક્વન્સી બેન્ડને ફિલ્ટર કરવા માંગીએ છીએ, તેના માટે આપણે ચુંબકીય મણકાનો અવબાધ જેટલો મોટો હશે તેટલું સારું પસંદ કરવું પડશે, સામાન્ય રીતે 600 ઓહ્મ અવબાધ કે તેથી વધુ પસંદ કરવું પડશે.
વધુમાં, ચુંબકીય માળખા પસંદ કરતી વખતે, ચુંબકીય માળખાના પ્રવાહ પર ધ્યાન આપવું જરૂરી છે, જેને સામાન્ય રીતે 80% ઘટાડવું જરૂરી છે, અને પાવર સર્કિટમાં ઉપયોગ કરતી વખતે વોલ્ટેજ ડ્રોપ પર ડીસી અવબાધના પ્રભાવને ધ્યાનમાં લેવો જોઈએ.
પોસ્ટ સમય: જુલાઈ-૨૪-૨૦૨૩
