Dalam peranti elektronik, penapis biasanya terdapat pada talian input AC. Ini kerana, bagi peralatan elektronik yang mengandungi bekalan kuasa suis, sumber utama gangguan elektromagnet (EMI) adalah unit bekalan kuasa itu sendiri. Sumber-sumber EMI adalah pelbagai, termasuk fenomena semula jadi seperti kilat dan medan magnet Bumi, serta sumber buatan manusia seperti motor, teknologi frekuensi radio (RF), dan isyarat digital/analog, yang kesemuanya boleh menjana gangguan. Penapis merupakan komponen penting untuk menghalang isyarat gangguan ini daripada disebarkan keluar dari peranti atau memberi kesan kepada peralatan elektronik berdekatan yang lain. Artikel ini akan meneroka punca-punca gangguan elektromagnet dan langkah-langkah untuk mengatasinya.
1- Jenis-jenis Isyarat Gangguan dan Cara Penghasilannya
Hingar dalam peranti elektronik merujuk kepada isyarat elektrik yang tidak diingini di dalam peranti tersebut. Isyarat ini merupakan gangguan voltan atau arus yang tidak dapat dielakkan. Jika gangguan terlalu berlebihan, fenomena berikut mungkin berlaku:
① Mendengar hingar dalam radio atau peranti multimedia yang tidak berkaitan dengan audio yang dimaksudkan.
② Memaparkan imej yang terganggu atau kacau di skrin televisyen di luar kandungan asal.
③ Peranti digital mungkin bermula secara salah atau gagal berfungsi secara normal.
④ Peralatan komunikasi mungkin tidak dapat menghantar isyarat secara normal.
⑤ Kesan lain yang mengganggu fungsi peranti elektronik dengan betul.
Oleh sebab itu, negara dan wilayah telah menetapkan keperluan dan peraturan yang bersesuaian untuk peralatan elektronik, menghendaki isyarat gangguan yang dihasilkan oleh peranti ini tidak melebihi had tertentu. Pengilang diwajibkan untuk mengawal EMI yang dihasilkan oleh produk mereka supaya berada dalam had yang ditetapkan.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, peranti elektronik telah meluas mengadopsi teknologi digital dan pensuisan. Selagi sesuatu produk menggunakan teknologi ini, ia pasti akan menjana isyarat EMI. Penggunaan penapis adalah cara yang berkesan untuk mengekalkan gangguan ini dalam had yang dikawal. Had gangguan boleh berbeza antara negara atau kawasan, yang bermakna ciri-ciri penapis yang diperlukan juga akan berbeza. Gambar di bawah menunjukkan contoh penapis talian kuasa yang digunakan secara luaran untuk peralatan industri dan penapis dalaman (penggalak mod sepunya, penggalak mod berbeza) yang dipasang di dalam bekalan kuasa.
Rajah 1 (Kiri): Penapis Talian Kuasa Industri Luaran
Rajah 2 (Kanan): Penapis Bekalan Kuasa Pensuisan Dalaman (Penggalak Mod Sepunya)
Dalam bekalan kuasa suis, transistor suis, diod rektifier frekuensi tinggi, dan transformer suis menghasilkan tahap gangguan yang lebih tinggi. Bentuk gelombang operasi di dalam bekalan kuasa suis biasanya merupakan bentuk gelombang segi empat atau segi tiga (bentuk gelombang asas). Bentuk gelombang ini mengandungi komponen frekuensi tinggi yang merupakan gandaan integer bagi frekuensi asas. Apabila bentuk gelombang frekuensi tinggi ini merebak ke luar, ia menjadi isyarat gangguan.
Selain itu, kelajuan pensuisan transistor adalah sangat pantas. Sebagai contoh, arus sebanyak 2A pada 12V mungkin dihidupkan/dimatikan pada frekuensi kira-kira 300 kHz. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, semasa keadaan peralihan pensuisan, kadar perubahan arus (di/dt) adalah sangat tinggi. Memandangkan induktans wujud bukan sahaja dalam gegelung penebat tetapi juga sebagai induktans parasitik pada papan litar bercetak (PCB), perubahan arus yang pantas ini boleh menjana isyarat voltan gangguan, yang mengganggu persekitaran sekeliling atau komponen elektronik lain. Isyarat gangguan ini tidak hanya disalurkan melalui jejak PCB tetapi juga diradiasikan keluar melalui gelombang elektromagnet dan wayar. Frekuensi EMI ini tidak tetap; terdapat banyak komponen di/dt dalam satu kitar pensuisan tunggal, menghasilkan spektrum frekuensi luas bagi voltan gangguan yang dijanakan.
Rajah 3: Model Litar Setara
Rajah 4: Model Isyarat Voltan Gangguan
Rajah 5: Isyarat Voltan Gangguan
Rajah 6: Isyarat Arus Gangguan
Rajah 7: Model Arus Litar Pintas Apabila Diod Dimatikan
Tidak terhad kepada bekalan kuasa suis sahaja, kita boleh mengklasifikasikan secara umum di mana gangguan dihasilkan dalam peranti elektronik berdasarkan laluan voltan/arus. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, gangguan yang dihasilkan dalam mod berbeza dan mod sepunya masing-masing dirujuk sebagai gangguan mod berbeza dan gangguan mod sepunya.
Rajah 8: Gambarajah Model Isyarat Gangguan
Gangguan yang muncul antara talian kabel kuasa AC, atau antara terminal positif dan negatif bagi output DC, dikenali sebagai gangguan mod berbeza. Sebaliknya, gangguan mod sepunya merujuk kepada komponen isyarat gangguan yang timbul antara mana-mana talian dalam litar dengan talian bumi (iaitu, berhubung dengan Bumi). Gangguan yang dihasilkan oleh litar kuasa hampir sentiasa pada mulanya adalah mod berbeza. Walau bagaimanapun, apabila isyarat mod berbeza ini merambat ke litar lain, keseimbangan impedansnya terhadap bumi boleh terganggu oleh pengaruh elektromagnet atau elektrostatik, menyebabkannya ditukar kepada isyarat mod sepunya. Akhirnya, sebahagian besar gangguan tersebut menjadi mod sepunya.
Selain itu, isyarat gangguan luar yang memasuki peralatan dari persekitaran semula jadi biasanya merupakan mod sepunya, kerana penghasilannya hampir sentiasa berkaitan dengan Bumi (tanah). Tambahan pula, apabila gangguan mod sepunya memasuki satu litar, ia juga boleh ditukar kepada gangguan mod berbeza di bawah pelbagai keadaan dan pengaruh peranti, yang boleh memberi kesan langsung dan negatif terhadap operasi litar tersebut.
Dalam peranti elektronik atau litar kuasa, adalah perlu untuk mempertimbangkan dan melaksanakan langkah-langkah mengatasi gangguan mod sepunya dan mod berbeza, yang sifatnya benar-benar berbeza.
2- Langkah-Langkah Mengatasi Gangguan Elektromagnetik
Dari perspektif penyebaran isyarat gangguan, gangguan boleh diklasifikasikan secara umum kepada gangguan dijalankan dan gangguan pancaran. Dari perspektif jenis isyarat gangguan, ia boleh dibahagikan kepada gangguan mod biasa dan gangguan mod berbeza. Terdapat dua pendekatan utama untuk menekan isyarat gangguan:
① Mencegah penghasilan isyarat gangguan.
② Menghalang, menyerap, atau memadamkan penyebaran isyarat gangguan.
Peranti elektronik moden kebanyakannya menggunakan bekalan kuasa suis dan teknologi digital. Peranti yang menggunakan teknologi ini pasti akan menghasilkan isyarat gangguan, yang sukar ditekan hanya melalui peningkatan teknologi. Pada masa kini, kebanyakan penyelesaian memberi fokus kepada penghalangan atau pengurangan penyebaran isyarat gangguan.
2.1 Menggunakan komponen pasif untuk menyekat (menyerap atau menghapus) pengaliran isyarat gangguan, seperti menggabungkan induktor mod sepunya, induktor mod berbeza, kapasitor-X, dan kapasitor-Y untuk menekan gangguan yang dikendalikan.
2.2 Menggunakan induktor kuasa dengan manik ferit atau struktur perisai magnetik untuk menghalang isyarat gangguan terancun daripada merebak ke luar.
Untuk mengatasi EMI yang dikendalikan, Codaca menawarkan siri induktor mod sepunya untuk talian isyarat (siri SPRHS, siri CSTP, siri VSTCB, dll.), induktor mod sepunya untuk talian kuasa (siri TCB, siri SQH, siri TCMB), dan induktor mod berbeza (siri SPRH, siri PRD, dan induktor kuasa lain yang boleh digunakan sebagai induktor mod berbeza). Induktor mod sepunya dan mod berbeza ini membantu peranti elektronik menentang gangguan elektromagnetik luaran dan juga menghalang peranti daripada memancarkan EMI yang dijana dari dalam.
Kesahan penekanan gangguan berkait rapat dengan galangan induktor. Sila rujuk jadual spesifikasi dan graf ciri frekuensi berikut untuk maklumat lanjut.
Jadual 1: Ciri-ciri Penghalang Mod Sepunya Codaca Jadual
Nota: Jadual ini hanya menunjukkan sebahagian pilihan model induktor. Untuk maklumat lanjut, sila layari laman web rasmi Codaca.
Rajah 9: Graf Ciri Galangan-Frekuensi untuk Penghalang Mod Sepunya Talian Isyarat
Rajah 10: Graf Ciri Galangan-Frekuensi untuk Penghalang Mod Sepunya Talian Kuasa
Untuk penyelesaian EMI ter pancar, manik ferit boleh digunakan. Dalam sesetengah litar frekuensi tinggi, seperti litar RF dan pengayun, perlu menambah manik ferit di bahagian input kuasa. Codaca menawarkan siri manik ferit, seperti siri RHD, RHV, SMB, dan UUN.
Jadual 2: Jadual Ciri Manik Ferit
Nota: Jadual ini hanya menunjukkan sebahagian pilihan model. Untuk maklumat lanjut, sila layari laman web rasmi Codaca.
Seperti yang disebutkan sebelum ini, peredam kuasa terlindung secara magnetik juga boleh menghalang penyebaran gangguan ter pancar. Untuk EMI ter pancar, Codaca menawarkan siri komponen terlindung secara magnetik, termasuk peredam bercetak, peredam arus tinggi, peredam amplifier digital, dan peredam cip. Peredam kuasa ini boleh digunakan dalam talian kuasa bekalan kuasa suis. Struktur pelindung magnetik berkesan mencegah gangguan yang dihasilkan oleh peredam daripada memancar ke luar dan juga melindungi peredam daripada gangguan ter pancar luaran. Peredam terlindung sedemikian juga digunakan dalam penyelesaian gangguan mod beza untuk talian isyarat dan kuasa.
Jadual 3: Jadual Ciri-ciri Peredam Terlindung Secara Magnetik
Nota: Jadual ini hanya menunjukkan sebahagian pilihan model. Untuk maklumat lanjut, sila layari laman web rasmi Codaca.
Rajah11: Keluk Kenaikan Suhu & Arus Saturasi, Ciri-ciri Keterarahan-Frekuensi & Rintangan-Frekuensi untuk VSHB0421-4R7MC
3- Kesimpulan
Dengan peningkatan integrasi dan kekompleksan produk elektronik, persekitaran EMI/EMC yang mana ia beroperasi turut menghadapi cabaran yang besar. Untuk membantu peranti elektronik menyelesaikan isu-isu EMI/EMC, Codaca telah membangunkan pelbagai siri piawaian perencat mod sepunya talian isyarat , choke Modus Umum Garis Kuasa s , galas mod beza, manik ferit , dan pelbagai induktor kuasa terlindung magnetik . Jurutera boleh memilih galas mod sepunya piawaian, galas mod beza, atau induktor kuasa yang sesuai daripada Codaca berdasarkan keperluan reka bentuk litar kuasa mereka yang spesifik.
EN