Qu'arrive-t-il exactement aux signaux frappant une self de mode commun?


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J'essaie de mieux comprendre les principes derrière le starter en mode commun. J'ai fait quelques dessins pour clarifier.

 
Signaux de mode différentiel

Les courants différentiels (entraînés par des tensions différentielles) créent des champs magnétiques B égaux mais opposés dans le noyau de l'inductance:

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Ces champs magnétiques s'annulent mutuellement, de sorte que le flux net dans le noyau est nul. En tant que tels, ces courants différentiels ne "ressentent" aucune impédance.

 
Signaux de mode commun

En revanche, les courants de mode commun génèrent des champs magnétiques égaux et additifs dans le noyau. C'est pourquoi ils "ressentent" une impédance élevée et ne peuvent pas passer à travers (ou passer à travers signifie qu'ils sont très atténués).

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Mais que se passe-t-il exactement ? J'ai plusieurs théories, que je décrirai ci-dessous.

 
Signaux de mode commun - Théorie 1

Ma première pensée serait que le signal en mode commun frappe le starter et crée un flux magnétique à l'intérieur. Ce faisant, beaucoup d'énergie est perdue (hystérésis et peut-être d'autres effets) sous forme de chaleur. Seule une petite partie parvient:

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Quel type de starter en mode commun se comporterait de cette manière particulière? "Brûler" la pointe de tension me semble un effet très souhaitable.

 
Signaux de mode commun - Théorie 2

Peut-être que la pointe de tension n'a pas vraiment la possibilité de créer beaucoup de flux magnétique dans le noyau, ou peut-être que le noyau n'est tout simplement pas suffisamment "avec perte". La pointe de tension rebondit sur le noyau et revient en arrière. Seule une petite partie passe:

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Bien que le système du côté droit de l'étrangleur soit protégé, le système de gauche doit gérer les signaux réfléchis. Des choses désagréables comme des ondes stationnaires peuvent apparaître.

 
Mes questions

J'ai quelques questions pour vous:

  1. Pensez-vous que la théorie 1 ou la théorie 2 est la plus plausible?

  2. Pensez-vous que certains types de selfs en mode commun ont tendance à se comporter comme décrit dans la théorie 1, d'autres comme dans la théorie 2?

  3. Peut-être que mes deux théories sont tout simplement fausses. Si oui, que se passe-t-il réellement?

Veuillez m'éclairer.

Réponses:


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Ajoutant à la réponse d'Andy, pas besoin de répéter ce qu'il a écrit.

D'après ce que vous écrivez, je pense que votre problème est plutôt de comprendre intuitivement comment fonctionne l'étrangleur. Considérez un inducteur:

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Cette inductance n'a qu'un seul fil. Le courant traversant crée un flux magnétique qui est capté par la bobine elle-même et crée une tension qui s'oppose au changement de courant. Je suppose que vous le savez.

Maintenant, divisez le fil dans le sens de la longueur. Vous avez maintenant le même inducteur, mais avec deux fils enroulés dans le même sens:

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Le courant de mode commun traverse ces fils dans le même sens. Ainsi, peu importe que vous ayez un fil transportant le courant I ou deux fils transportant chacun I / 2.

(Si les deux fils sont connectés comme sur la première photo d'Andy, le résultat est le même que d'avoir un seul fil).

Ma première pensée serait que le signal en mode commun frappe le starter et crée un flux magnétique à l'intérieur. Ce faisant, beaucoup d'énergie est perdue (hystérésis et peut-être d'autres effets) sous forme de chaleur. Seule une petite partie passe

Ce n'est donc pas ainsi que cela fonctionne. Il s'agit simplement d'une inductance qui n'agit pas sur les signaux différentiels, uniquement sur ceux en mode commun. Il ajoute une impédance de mode commun en raison de son inductance.

Mais comment supprime-t-il le bruit?

Simple. C'est une inductance, donc elle gênera la circulation du courant haute fréquence en mode commun, simplement en ajoutant de l'impédance.

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Ici, les deux sources CA "Vhc1" et "Vhc2" ont la même valeur, donc elles ajoutent du bruit de tension de mode commun à "LINE1" et "LINE2".

Cette tension de bruit se traduira par un courant à travers la self, puis l'équipement à droite, et ce courant reviendra soit par une mise à la terre explicite (si les deux équipements sont mis à la terre), soit par tous les moyens qu'il peut trouver (capacité parasite à travers le air ou autres câbles connectés à d'autres équipements).

Le courant HF en mode commun qui traverse les câbles les transforme en antennes, ce qui est une mauvaise idée.

La self ajoute une impédance sur le circuit, réduisant ainsi le courant. Aussi simple que cela.

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Dans l'image ci-dessus, le starter à gauche ajoute une impédance de mode commun à la ligne et les bouchons court-circuitent le bruit de mode commun restant à la terre. Il s'agit essentiellement d'un diviseur de tension ou d'un filtre passe-bas LC, sauf qu'il gère deux fils au lieu d'un.

Pensez "diviseur de tension". Le starter augmente l'impédance de la source de bruit, ce qui permet aux bouchons d'avoir un meilleur effet de filtrage.

La façon dont les fils sont enroulés peut avoir divers effets. Pour un meilleur filtrage en mode commun, torsadez les fils ensemble (ou enroulez un câble entier autour du noyau magnétique). Les selfs que vous montrez ont une certaine distance entre les deux fils, donc l'efficacité de filtrage en mode commun sera un peu moins. Cependant, l'isolation entre les deux fils est bien meilleure, et cet enroulement ajoute également une inductance de mode différentiel dans chaque fil, ce qui fait que le composant remplit deux rôles.

Plus de deux fils peuvent être utilisés. En fait, vous pouvez enfiler un câble entier à travers un noyau en ferrite (recherchez un câble USB avec l'un d'entre eux sur votre ordinateur):

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Le graphique vous indique l'impédance ajoutée à votre câble en mode commun.

De plus, les selfs en ferrite sont avec perte. Cela signifie que le matériau est conçu pour être un transformateur plutôt merdique, avec une faible efficacité à haute fréquence. Il a une hystérésis élevée. Cela signifie qu'il transforme les champs magnétiques HF en chaleur. Donc au-dessus d'une certaine fréquence, l'inductance cesse d'être inductive et se comporte plus comme une résistance.

Si vous mettez le starter sur un câble, le fait qu'il soit avec perte est très utile, car il tue les résonances qui pourraient autrement transformer le câble en une antenne efficace.

MODIFIER

Vérifiez l'impédance d'un cordon de ferrite. Celui-ci n'est pas un starter en mode commun, mais les propriétés intéressantes se trouvent dans le matériau ferrite lui-même. S'il s'agissait d'une plaie bifilaire, l'impédance de mode commun aurait les mêmes caractéristiques.

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( source )

La partie marquée "X" est l'impédance inductive. Et la partie marquée "R" est la résistance. Cette partie aspirerait comme une inductance, elle aurait un Q très bas, beaucoup de pertes, aucun moyen de faire un circuit de réservoir LC réglé avec ça. Cependant, les pertes sont excellentes lorsque vous souhaitez transformer le bruit HF en chaleur.

Il existe de nombreux matériaux ferrite différents, certains sont optimisés pour de faibles pertes et font des inducteurs de bonne qualité, d'autres sont optimisés pour des pertes élevées à certaines fréquences.

S'il est spécifié comme "suppression EMI" ou "perle de ferrite" ou "étranglement" et non comme inducteur, vous obtiendrez des matériaux avec perte. Ensuite, vous devez vérifier la courbe d'impédance pour vous assurer qu'ils filtreront les fréquences que vous souhaitez.


Merci beaucoup. Vous avez écrit un article complet sur le sujet! Je voudrais sauter sur vos derniers paragraphes. Vous dites: "De plus, les selfs en ferrite sont avec perte. ... le fait qu'il soit avec perte est très utile, car il tue les résonances." Pourriez-vous peut-être approfondir ce sujet? Comment distinguer un filtre en mode commun avec perte et sans perte, et quels types de graphiques m'aident à les évaluer?
K.Mulier

consultez l'édition ci
peufeu

Merci beaucoup pour le montage. Malheureusement, de nombreuses fiches de données d'étranglement en mode commun ne donnent qu'un graphique montrant l'impédance totale Z, sans la diviser en composants R et X. Les pertes dans le noyau de ferrite sont parfaites pour "brûler" le bruit. Mais ne serait-il pas conseillé de mettre des condensateurs parallèles avant ou / et après la self de mode commun? Comment les calculeriez-vous, de sorte que les effets de sonnerie et d'oscillation désagréables ne se produisent pas? Merci beaucoup pour toute votre aide :-)
K.Mulier

Dans l'exemple de filtre principal ci-dessus, il y a des bouchons. Cependant, si votre appareil est, disons, un appareil USB auto-alimenté comme un petit boîtier de disque dur, il n'y a pas de terre / terre pour relier les bouchons. Ainsi, les seuls moyens de réduire le bruit en mode commun et d'empêcher le câble d'être une antenne seraient de ne pas générer le bruit en premier lieu, ou d'augmenter l'impédance du mode commun du câble avec une self.
peufeu

@DanielTork Je ne suis pas sûr de ce que vous demandez ... Un inducteur fonctionne comme ceci: le courant dans une bobine crée un champ magnétique, ce qui crée un flux magnétique dans la même bobine, ce qui crée une tension à l'intérieur de la bobine opposée au changement de courant. Une inductance de mode commun a 2 bobines au lieu de 1. Lorsque le courant passe dans les 2 bobines dans la direction opposée, ils créent des champs magnétiques de polarité opposée qui s'annulent, de sorte qu'il ne crée pas de flux magnétique et n'induit pas de tension dans les bobines.
peufeu

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Pour les selfs de mode commun ordinaires, l'impédance de mode différentiel se réduit essentiellement aux résistances de fil, tandis que l'impédance de mode commun est largement inductive, la résistance de fil étant un petit composant.

Étant donné que plus l'inductance est élevée, plus l'atténuation du signal en mode commun est élevée, l'objectif est d'avoir une inductance plus élevée. Cela conduit à des conceptions qui visent à éviter la saturation et les pertes de cœur.Ainsi, même en tenant compte de la non-linéarité du noyau ferromagnétique, un self commun ordinaire à deux enroulements commun présente une impédance essentiellement inductive au signal de mode commun.

Par conséquent, très peu de puissance est dissipée à l'intérieur de l'étrangleur, d'où le signal de mode commun est essentiellement "réfléchi" d'où il vient (théorie n ° 2).

Voir ce document pertinent de ST:

En particulier ces extraits (soulignement le mien):


entrez la description de l'image ici

[...]

entrez la description de l'image ici


Juste pour être explicite: le fait qu'une impédance inductive implique une réflexion vers la source dépend du principe de conservation de l'énergie. Puisqu'il n'y a essentiellement aucun composant résistif qui peut représenter l'énergie du signal de mode commun à dissiper (convertie en chaleur), cette énergie doit aller ailleurs: elle sera (temporairement) stockée dans le champ magnétique qui s'accumule dans le starter et réfléchi d'où il venait.


Cependant, une véritable inductance CM aura un comportement plus complexe, principalement en raison de la capacité parasite, et montrera un pic de résonance dans sa magnitude d'impédance, comme le montre ici la courbe bleue (du même document lié ci-dessus):

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Intéressant, merci beaucoup :-). Je ne comprends tout simplement pas la figure ci-dessous. Pourquoi la courbe bleue - l'impédance du mode commun - n'est-elle que de 3 ohms pour les fréquences inférieures à 30 MHz? En fait, pour ces fréquences, l'impédance de mode différentiel semble être supérieure à l'impédance de mode commun. C'est bizarre ...
K.Mulier

@ K.Mulier Ce n'est pas bizarre si vous comprenez les équations dans les extraits ci-dessus. D'après les équations 8,9, nous voyons que pour les basses fréquences, c'est-à-dire f & vers; 0, Z1diff = R1 et Z2diff = R2. À partir de l'équation 6,7, nous voyons que Z1cm & cong; R1 et Z2cm & cong; R2. Cette dernière égalité approximative est mieux approchée lorsque le coefficient de couplage k se rapproche de 1, ce qui n'est que théorique. Si L1 et L2 ne correspondent pas à M, alors Z1cm sera supérieur à Z1diff. Il en va de même pour Z2. BTW, nous parlons ici de l'amplitude de l'impédance.
Lorenzo Donati soutient Monica le

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Pour les courants différentiels normaux, les deux enroulements "soustraient" effectivement leurs inductances et donc le courant est à peine gêné.

Lorsque le courant est en mode commun, la pleine inductance des deux bobines est présente et le courant est donc beaucoup plus fortement entravé.

Voici une image qui devrait vous aider. Une seule entrée et sortie est montrée qui montre les différentes impédances que vous obtenez lorsque vous inversez la direction de l'un des courants.

Le premier scénario est pour un courant de mode commun que nous chercherions à bloquer: -

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