смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab
Я унаследовал верхнюю схему от предыдущего дизайнера в моей команде робототехники. Схема использует два ферритовых шарика, стабилитрон, TVS и конденсатор для фильтрации входящего питания. Поступающая сила исходит от батарей. Наряду с цифровой схемой к батареям подключены большие двигатели, что создает очень шумную среду. Насколько я понимаю, с помощью ферритовых шариков стабилитрон и ТВС подавляют любые всплески. Тогда большой конденсатор выдерживает любые провалы. Эта схема хорошо сработала.
Мой вопрос заключается в том, может ли замена ферритовых шариков синфазным дросселем улучшить фильтрацию или, если они не сломаны, не исправить?
(Я просто использовал общие компоненты, чтобы дать общую схему цепи, верхняя часть - текущая схема, а нижняя - мое предлагаемое изменение)
Дополнительная информация Схема собирается в робота. Робот изготовлен из экструдированного алюминия (не заземлен), а все это покрыто прозрачным акрилом. Все это питается от 24V 8-элементной литиево-железо-фосфатной батареи 20Ah 10C. Цифровая схема рисует около 1А. Двигатели - два двигателя инвалидного кресла. Двигатели рассчитаны на 60А макс., Но они никогда не приводятся в движение так сильно, обычно около 50% или меньше. Двигатели приводятся в действие мостовыми контроллерами Vex Victor H.
Ответы:
Несмотря на то, что этот вопрос выглядит как очень конкретный, его действительно можно рассматривать как гораздо более общий вопрос фильтрации случаев: «Как можно отфильтровать электрический шум, исходящий от силовых электродвигателей?» ,
Первыми информационными данными, которые нам необходимо собрать заранее, является тип шума, которому подвергается наша схема. Иногда действительно трудно получить эти данные заранее, иногда еще сложнее измерить шум без предварительного опыта и высококлассного лабораторного оборудования.
В целом, мы можем оценить наши источники шума с точки зрения:
Выше приведен неполный список, который может служить только отправной точкой.
Тогда есть много методов, я имею в виду буквально сотни трюков и более широких подходов в зависимости от случая.
Если углубиться в специфику исходного вопроса, это мое лучшее предположение о типе шума, который может возникать в системе,
Некоторые практические советы и приемы борьбы с шумом в системе выше:
Возвращаясь к схеме, которую вы разместили, мой первоначальный подход был бы следующим:
И последнее, но не менее важное: разработайте простой способ измерения вашей схемы в критических точках, чтобы проверить эффективность различных подходов. Пожалуйста, попробуйте выполнить тестирование в тех же условиях, что и при работе реального устройства.
При необходимости я могу предоставить больше ссылок (книг, статей) на вышеприведенные подходы. Если вы сможете более подробно указать некоторые части вашей системы, наверняка будут применяться дополнительные методы фильтрации.
источник
Это зависит от среды вашей доски. Давайте назовем отрицательный полюс вашего напряжения питания GND. Например, в автомобиле все шасси имеет GND, но вы подключены только к контактам питания, а не напрямую к шасси. Ваша плата имеет паразитную емкость относительно шасси, поэтому там будет проходить шумный ВЧ-ток. Если у вас есть такой случай, дроссель синфазного режима поможет, потому что ВЧ-ток будет необходим через ваш VCC и вашу линию питания GND.
Если ваша плата создает какой-либо другой внутренний ВЧ-шум, регулятор переключения или какой-либо интерфейс ЦП или памяти, большая часть тока проходит от высокоскоростного сигнала к вашему внутреннему GND (высокоскоростное переключение). Дроссель режима commom не помешает шуму выйти из вашей конструкции, потому что в него входит ток и ток течет одновременно. В этом случае ферритовый шарик будет лучшим выбором.
Я предлагаю вам оставить ферриты по некоторым причинам. Проблемы синфазного режима могут быть устранены, если ваши сигналы на плате имеют большую емкость к вашему внутреннему GND по сравнению с шасси или некоторыми другими внешними устройствами. В дополнение к этому, ферриты дешевле в большинстве случаев. Я не знаю ваших спецификаций, однако, я работаю в автомобильной промышленности, я бы взял ферриты.
источник
Дроссель синфазного режима полезен для уменьшения шума, который является «обычным режимом» - очевидно, другими словами, - похожий шум присутствует в обеих линиях. Это может быть полезно для фильтрации высокочастотного шума, такого как РЧ-сигнал, поступающий от ближайшего радиопередатчика. Системы с незаземленным металлическим корпусом могут быть полезны, если есть подозрение, что высокочастотный шум индуктивно (индуктивно или емкостно) индуцируется в обе изолированные линии электропередачи (например, если к корпусу подключены другие шумовые электрические системы).
Одиночные ферритовые шарики (как показано) могут уменьшить острые пики тока, если они имеют правильный размер. Как правило, более мелкие шарики фильтруют более высокие частоты (хотя ферритовый материал тоже имеет значение). Чтобы отфильтровать пики с более низкой частотой, вам обычно нужны более крупные (более толстые бусы). Если используемые шарики не кажутся адекватными, измените их на больший размер или вы можете вместо этого использовать индукторы с большим значением (аналогичные большие индукторы часто используются в линиях электропередач, идущих к аудиооборудованию Hi-Fi - вам также необходимо проверить текущую обработку возможности индукторов, если они используются).
Кроме того, добавление керамического конденсатора небольшой стоимости в парелле с конденсатором большой стоимости может помочь отфильтровать некоторые дополнительные высокочастотные шумы. Большие электролитические конденсаторы могут плохо фильтровать высокочастотные шумы.
Наконец, ферриты работают лучше всего, когда протекает некоторый относительный шумовой ток. Шумовые токи создают магнитные поля, которые ферритовый материал рассеивает в виде тепла.
Таким образом, если предположить, что ваш шум не является обычным режимом, использование двух шариков (или катушек индуктивности) кажется лучшим выбором.
источник
Устройствам TVS требуется некоторое время для включения, во время которого пики входного напряжения могут достигать микро конца. Ферритовые шарики могут помочь защитить устройство в этом отношении, в то время как синфазный дроссель предлагает только минимальное сопротивление (индуктивность рассеяния) для дифференциального всплеска. Если вам требуется синфазное затухание, я бы предложил в этом случае использовать гибридный синфазный дроссель.
источник
Синфазный дроссель и фритта не обязательно противоречат друг другу. Также существует множество различных синфазных дросселей для различных токов и частотных диапазонов. В общем, вы должны понимать, что вы от чего защищаете. Если вы уменьшаете излучение, вызванное постоянным / постоянным током, выберите два дросселя, чтобы охватить диапазон от 0,5 МГц до 50 МГц и от 500 МГц до 5 ГГц. Позднее вполне может появиться ферритовый синфазный режим. Кстати, вам могут понадобиться конденсаторы для создания эффективного фильтра вокруг дросселей. И конечно же обратите внимание на основную политику вашей системы.
источник