デュアル

Apr 13, 2023

回路設計者は、内部、外部、RF、回線周波数など、さまざまな種類のノイズに対処する必要があります。 種類や発生源に関係なく、ノイズはシステム パフォーマンスの制限要因となる可能性があるため、対処して最小限に抑える必要があります。 ノイズ低減の課題は通常、「どれだけの労力とコストがかかるか?」という点に帰着します。

ユビキタスなスイッチモード電源 (SMPS) にもノイズの問題があります。 このアーキテクチャは、その効率と小型サイズにより、LED ドライバや電子安定器などのアプリケーションで広く使用されています。 残念ながら、SMPS ユニットはディファレンシャル モード (DM) ノイズとコモン モード (CM) ノイズの影響を受けやすく、どちらも性能と規制上の理由から抑制する必要があります。

騒音のメカニズムと解決策を理解する

ディファレンシャルモードノイズとコモンモードノイズは原因が異なるため、解決策も異なります。 ディファレンシャルモードノイズは、ラインとニュートラル上を反対方向に伝導するノイズです (図 1、左)。 基本的な DM フィルタは、ライン経路に挿入された単巻線チョーク (インダクタ) と、ラインからニュートラルまでのコンデンサを使用し、システム内を伝播するノイズをブロックします (図 1、右)。

図1。

DM インダクタはライン経路にあるため、負荷に供給される電流によるノイズと DC オフセットの両方に対処します。 したがって、必要なインダクタンスを提供しながらも、飽和することなく RMS 電流とピーク線電流の両方を処理できるように、低い DC 抵抗 (DCR) で設計する必要があります。

CM ノイズは、ラインとニュートラル (アース) の両方で同じ方向に伝導します (図 2、左)。 基本的な CM フィルタは、ラインとニュートラル パスの両方に二重巻線インダクタを使用し、さらにラインからグランドまでの間にコンデンサを使用します (図 2、右)。

図2。

ライン電流と中性電流は CM 巻線を逆方向に通過するため、正味の DC 磁束はなく、したがって CM チョークの磁気コアが飽和する可能性はありません。 CM フィルタ チョークには、RMS 電流に対して十分に低い DCR とともに、必要なインダクタンスがあれば十分です。

Triad Magnetics によるより良い実装

DM と CM のノイズ メカニズムはほとんど無関係であるため、その解決策には 2 つの異なるチョークと配置が必要です。 2 つのノイズ抑制アプローチを 1 つのチョークで実装できれば幸いであり、スペースを節約し、部品表 (BOM) を簡素化し、コストを削減できます。 残念ながら、技術要件が異なるため、それは不可能です。

ただし、Triad Magnetics の新しいコンポーネント シリーズは、両方のチョークを二重機能のオープンフレーム設計に統合し、両方のチョークの機能を単一の小型でコスト効率の高いパッケージで提供します。 これらの CMF シリーズ コモン モード チョーク (図 3) は、2 つの異なるデバイスを 1 つのエンクロージャに単純にパッケージ化したものではありません。 その代わりに、機械設計により総合的な電気的性能が向上し、同時にサイズとコストが目に見えて節約されます。

図3.

CMF シリーズには 21 のユニークなモデルがあり、定格電流は 0.45 ～ 2.3 A、インダクタンスは 10 ～ 100 mH、浮遊インダクタンスは 200 ～ 2100 mH です。 DC 抵抗は、特定のモデルに応じて 188 ～ 2930 mΩ です。 隙間が狭い状況に合わせて、水平パッケージ (13.5 h × 15 × 24.5 mm から 14 h × 25 × 29 mm まで) と垂直パッケージ (27 h × 15 × 29 mm から) で入手できます。

図 4: Triad Magnetics の CMF シリーズ コモン モード チョークは、差動チョークとコモンモード チョークを 1 つのコンポーネントに統合し、その組み合わせによってもたらされる機械的および電気的な利点を活用します。 出典: トライアド・マグネティクス

サイズが小さいにもかかわらず、沿面距離と空間距離パラメータは 3 mm を超え、300 VAC 動作の定格があります。 CM フィルタと DM フィルタのインダクタンス値が大きく異なる場合を除き、これらはほとんどの設計に最適です。