Усовершенствованные конструкции дросселей позволяют снизить уровень шума в энергосистемах — что следует знать инженерам

По мере того, как электронные системы становятся все более компактными, а плотность мощности увеличивается, инженеры сталкиваются с более сложными задачами по контролю электрических шумов. Традиционные подходы к фильтрации — использование отдельных дифференциальных и синфазных дросселей — занимают ценное место на плате и усложняют конструкцию. Появление компонентов дросселя с двойной функцией , способных подавлять как дифференциальный, так и синфазный шум в одном корпусе, отражает более широкую тенденцию в силовой электронике: больше функциональности при меньших габаритах без ущерба для производительности .

Эта эволюция соответствует требованиям таких отраслей, как автомобилестроение, промышленная автоматизация, возобновляемые источники энергии и бытовая электроника, где качество электроэнергии, шумоподавление и компактный дизайн являются важнейшими целями проектирования.

Почему шумоподавление важнее, чем когда-либо

Разработчики электроники всегда боролись с шумом — нежелательными электрическими сигналами, которые мешают нормальной работе схемы. В современных системах существует два основных типа шума:

• Шум дифференциального режима — возникает между двумя проводниками, например, положительным и отрицательным обратным трактом.

• Синфазный шум — одинаково проявляется на обоих проводниках относительно земли и может излучаться как электромагнитные помехи.

Традиционно шумоподавление предполагает использование отдельных дросселей или фильтров для каждого типа шума. Однако по мере того, как системы становятся более плотными и работают на более высоких частотах переключения, этот подход может привести к компромиссу в отношении места на плате, стоимости и общей сложности конструкции.

Двухфункциональные дроссели решают эти проблемы, сочетая дифференциальную и синфазную фильтрацию в одном магнитном компоненте, эффективно оптимизируя конструкцию системы, сохраняя при этом надежное подавление шума.

Как работают дроссели двойного назначения

Дроссель двойного назначения объединяет два магнитных пути в одном компоненте. Такая конструкция позволяет дросселю одновременно обрабатывать:

• Дифференциальные токи , обеспечивающие индуктивность, противодействующую изменениям тока между проводниками.

• Синфазные токи , при которых магнитная связь подавляет шум, возникающий на всех линиях относительно земли.

Такой интегрированный подход помогает снизить электромагнитные помехи, улучшить целостность силового сигнала и упростить ограничения по компоновке — значительное преимущество в современной высокоскоростной силовой электронике.

Ключевые области применения двухфункциональной фильтрации шума

Преимущества конструкции дросселей двойного назначения все чаще признаются в различных приложениях, в том числе:

Преобразование мощности и преобразователи постоянного тока в постоянный

Эти системы особенно склонны к коммутационному шуму и часто работают на высоких частотах. Дроссели двойного назначения помогают уменьшить пульсации и поддерживать стабильную подачу мощности.

Автомобили и электромобили

Силовые агрегаты электромобилей и бортовые зарядные модули работают в соответствии со строгими правилами EMI. Встроенное шумоподавление упрощает соблюдение требований и повышает надежность.

Промышленная автоматизация

Программируемые логические контроллеры (ПЛК), приводы и робототехника требуют чистых шин питания, чтобы предотвратить ошибки управления и сократить время простоев.

Бытовая электроника

Компактные мобильные устройства и устройства IoT выигрывают от компонентов двойного назначения, которые минимизируют площадь платы и обеспечивают сильное шумоподавление.

Во всех этих областях снижение шума напрямую способствует повышению надежности продукции, соблюдению стандартов электромагнитных помех и повышению общей производительности системы.

Компромиссы при проектировании, которые следует учитывать

Хотя дроссели двойного назначения могут упростить конструкцию, инженерам все равно следует помнить об определенных компромиссах:

• Баланс индуктивности: обеспечение соответствия дифференциальных и синфазных индуктивностей системным требованиям.

• Тепловые характеристики: управление теплом в компактных магнитных компонентах

• Пределы насыщения: выбор материалов и геометрии сердцевины, которые предотвращают потерю производительности под нагрузкой.

• Компоновка платы: даже интегрированные компоненты выигрывают от продуманного размещения относительно силовых и заземляющих плоскостей.

Эти факторы подчеркивают важность выбора компонентов с четко определенными электрическими характеристиками и надежным качеством изготовления.

Что это означает для поставщиков компонентов и дизайнеров

Переход к более интегрированным решениям для фильтрации отражает более широкую тенденцию в проектировании силовой электроники: компоненты должны делать больше с меньшими затратами — меньше места, меньше сложности и меньше компромиссов. На практике это означает:

• Магниты должны поддерживать высокую производительность в компактных корпусах.

• Компоненты должны поддерживать подавление шума в широком диапазоне частот.

• Детали должны соответствовать строгим стандартам качества и совместимости для промышленного применения.

Для поставщиков и проектировщиков возможность предоставлять компоненты двойного назначения, которые уравновешивают эти требования, ставит их в авангарде инноваций в области энергосистем.

Тороидальные и двухфункциональные дроссели FERRTX для контроля шума

В FERRTX мы понимаем растущие потребности разработчиков современных энергосистем. Наша линейка магнитных компонентов, включая тороидальные дроссели, силовые индукторы и дроссели двойного назначения, разработана, чтобы помочь вам достичь:

• Надежное снижение электромагнитных помех в архитектурах высокоскоростной коммутации

• Эффективное подавление дифференциальных и синфазных помех

• Оптимизированное использование пространства на плате без ущерба для производительности.

• Надежная работа в промышленности, автомобилестроении и возобновляемых источниках энергии.

Включив усовершенствованные конструкции дросселей в свои энергосистемы, вы сможете улучшить целостность сигнала, уменьшить количество сбоев, связанных с шумом, и повысить общую стабильность системы.

Если вы оцениваете методы подавления шума или вам нужна помощь в выборе подходящего дросселя для вашего применения, наша команда FERRTX всегда готова вам помочь. Свяжитесь с нами по адресу sales@ferrtx.com для получения рекомендаций по продукту и технической поддержки.