Vergelijking van EMC-filters, deel II: π- en T-filters - In Compliance Magazine

2022-07-23 13:32:29 By : Ms. Anna Wang

In het vorige artikel kwamen de CL- en LC-filters aan bod.In dit artikel worden de prestaties van de π- en T-filters geëvalueerd en vergeleken met die van de CL- en LC-filters.Low-pass π- en T-filters worden weergegeven in figuur 1.Figuur 1: π en T laagdoorlaatfiltersDe prestaties van deze filters worden geëvalueerd in de configuraties waar de bronimpedantie laag is (50 ) en de belastingsimpedantie hoog (1kΩ), zoals weergegeven in afbeelding 2 en 3 (dit zijn dezelfde configuraties die werden geëvalueerd in [1 ] voor CL- en LC-filters).Figuur 2: π- en T-filters: bronimpedantie laag en belastingsimpedantie hoogAfbeelding 3: T- en π-filterconfiguraties - bron met lage impedantie, belasting met hoge impedantieFiguur 3 toont het schema van de LT-kruidensimulatie.De bronimpedantie van 50 ohm wordt geleverd door de netwerkanalysator op poort 1. De meting die door de netwerkanalysator op poort 2 wordt gedaan, is over de interne impedantie van 50 ohm.De filterconfiguraties zijn getest met een impedantie van 1 kΩ aan de belastingszijde.Figuur 4 toont het invoegverlies van de twee filterconfiguraties.Afbeelding 4: Invoegverlies van de twee configuraties getoond in Afbeelding 3Zoals te zien is in figuur 4, presteert het π-filter beter dan het T-filter (behalve een klein frequentiebereik rond het resonantiepunt op 1 MHz).Het invoegverlies van het π-filter bij 10 MHz is ongeveer 29,5 dB hoger dan dat van het T-filter.Dit komt overeen met de algemene regel dat de inductor aan de kant met lage impedantie moet worden geplaatst en de condensator aan de kant met hoge impedantie.Om de simulatieresultaten te verifiëren, werd de meetopstelling getoond in figuur 5 gebruikt.Afbeelding 5: EMC-filter VNA-meetopstellingOmdat een vierkanaals netwerkanalysator werd gebruikt, konden we de twee verschillende filterconfiguraties tegelijkertijd evalueren.Figuur 6 toont een close-up van de twee PCB-filterkaarten die bij deze meting zijn gebruikt.Afbeelding 6: T- en π-filters gebruikt voor metingenAfbeelding 7 toont de meetresultaten voor de twee configuraties weergegeven in Afbeelding 3 en gesimuleerd in Afbeelding 4.Afbeelding 7: metingen van insertieverlies (s21 en s34) van de twee configuraties weergegeven in afbeelding 3De meetresultaten komen overeen met de simulatieresultaten.In het frequentiebereik 100 kHz – 10 MHz liggen de gesimuleerde en gemeten resultaten opmerkelijk dicht bij elkaar, zoals samengevat in tabellen 1 en 2.Tabel 1: Gesimuleerd en gemeten insertieverlies voor π filterTabel 2: Gesimuleerd en gemeten insertieverlies voor T-filterLaten we vervolgens het invoegverlies van het π-filter vergelijken met het invoegverlies van het LC-filter besproken in deel I [1].Figuur 8 toont het schema van de LT-kruidensimulatie.Afbeelding 8: LC- en π filterconfiguraties – bron met lage impedantie, belasting met hoge impedantieFiguur 9 toont het invoegverlies van de twee filterconfiguraties.Afbeelding 9: Invoegverlies van de twee configuraties getoond in Afbeelding 8Zoals te zien is in figuur 9, presteert het π-filter beter dan het LC-filter (behalve een klein frequentiebereik rond het resonantiepunt bij 1 MHz).Het invoegverlies van het π-filter bij 10 MHz is ongeveer 29,78 dB hoger dan dat van het LC-filter.Afbeelding 10 toont de meetresultaten voor de twee configuraties weergegeven in Afbeelding 8 en gesimuleerd in Afbeelding 9.Afbeelding 10: metingen van insertieverlies (s21 en s34) van de twee configuraties weergegeven in afbeelding 8De meetresultaten komen overeen met de simulatieresultaten.Bij 10 MHz is het verschil tussen de gesimuleerde invoegverliezen van de twee filters 29,78 dB, wat dicht bij het gemeten verschil van 28,02 dB ligt.De invoegverliescurve van het LC-filter lijkt op de invoegverliescurve van het T-filter.Laten we deze twee filters vergelijken.Figuur 11 toont het schema van de LT-kruidensimulatie.Afbeelding 11: LC- en T-filterconfiguratiesAfbeelding 12 toont het invoegverlies van de twee filterconfiguraties.Afbeelding 12: Invoegverlies van de twee configuraties getoond in Afbeelding 11Afbeelding 13 toont de meetresultaten voor de twee configuraties weergegeven in Afbeelding 11 en gesimuleerd in Afbeelding 12.Afbeelding 13: metingen van insertieverlies (s21 en s34) van de twee configuraties weergegeven in afbeelding 11Het is duidelijk dat de invoegverliezen van het LC- en T-filter erg op elkaar lijken.Aangezien het LC-filter één spoel minder bevat, moet deze worden gekozen boven het T-filter.Opmerking: Deze conclusies zijn gebaseerd op de filterstudie met de bronimpedantie van 50 , belastingsimpedantie van 1 kΩ en de componentwaarden L = 4,7 µH, C = 10 nF.Dr. Bogdan Adamczyk is professor en directeur van het EMC Center aan de Grand Valley State University (http://www.gvsu.edu/emccenter), waar hij EMC-educatief materiaal ontwikkelt en EMC-certificaatcursussen voor de industrie geeft.Hij is een iNARTE gecertificeerde EMC Master Design Engineer.Prof. Adamczyk is de auteur van het leerboek "Foundations of Electromagnetic Compatibility with Practical Applications" (Wiley, 2017).Hij is te bereiken via adamczyb@gvsu.edu.Brian Gilbert is een afgestudeerde assistent aan de Grand Valley State University.Hij werkt samen met Dr. Adamczyk en GVSU's EMC Center om EMC educatieve inhoud te ontwikkelen.Hij behaalde zijn BSE in Electrical Engineering van GVSU en volgt nu zijn MSE in Electrical and Computer Engineering aan GVSU.Zijn interesses omvatten EMC en signaalintegriteit in Embedded Systems, FPGA's en High-Speed ​​PCB-ontwerp.bogdan adamczykbrian gilbertemc concepten uitlegfiltersDr. Bogdan Adamczyk is professor en directeur van het EMC Center aan de Grand Valley State University (http://www.gvsu.edu/emccenter/), waar hij regelmatig EMC-certificaatcursussen voor de industrie geeft.Hij is een iNARTE gecertificeerde EMC Master Design Engineer.Prof. Adamczyk is de auteur van het leerboek "Foundations of Electromagnetic Compatibility with Practical Applications" (Wiley, 2017) en het binnenkort te verschijnen leerboek "Principles of Electromagnetic Compatibility with Laboratory Exercises" (Wiley 2022).Ik lijk een extra 50 tot 60 db aan invoegverlies te krijgen van een EMI-filter in serie met een standaard stroombegrenzer met twee transistoren.Het lijkt erop dat de stroombegrenzer een geleidbaarheidsversterker met gesloten lus vormt met een hoge AC-overdrachtsimpedantie in serie met de belasting.Ik heb producten van VPT gezien die dit ook doen.Ik heb hier nog nooit een analyse van gezien en vroeg me af of je hiermee bekend was.Bedankt, Bill Stutz wmstutz@iquest.netUw e-mailadres wordt niet gepubliceerd.Bewaar mijn naam, e-mailadres en website in deze browser voor de volgende keer dat ik een reactie plaats.In Compliance is een toonaangevende bron van nieuws, informatie, educatie en inspiratie voor professionals op het gebied van elektrotechniek en elektronica.Lucht- en ruimtevaart Automotive Communicatie Consumentenelektronica Onderwijs Energie en kracht Industriële informatietechnologie Medisch Militair en defensie