EMI पावर फ़िल्टर कैसे चुनें?

स्विच मोडबिजली की आपूर्तिविद्युत चुम्बकीय उत्सर्जन (ईएमआई) के संबंध में स्वाभाविक रूप से शोर हैं।उच्च वोल्टेज और करंट नोड्स के तेजी से स्विचिंग से सर्किट के भीतर अपेक्षाकृत बड़े di/dt और DV/dt मान हो जाते हैं, जिससे व्यापक आवृत्ति रेंज में शोर उत्सर्जित होता है।अधिकांश देशों में नियामक निकाय उत्सर्जित होने वाले विद्युत चुम्बकीय शोर की मात्रा पर सीमा निर्धारित करते हैं।नतीजतन, शोर स्रोतों को कम करने और किसी भी शोर को छानने के लिए बहुत समय और प्रयास दिया जाता है।हालांकि, जबकि ये बिजली आपूर्ति अकेले परीक्षण किए जाने पर नियमों का पालन करेगी, उन्हें सिस्टम में जोड़ने से अनपेक्षित विद्युत चुम्बकीय उत्सर्जन हो सकता है, जिसके लिए नियामक अनुमोदन प्राप्त करने के लिए अतिरिक्त फ़िल्टरिंग की आवश्यकता होगी।ऑफ-द-शेल्फ ईएमआई फिल्टर, अगर ठीक से चुने गए हैं, तो उत्सर्जन में सुधार और नियमों का पालन करने का एक आसान तरीका है।

ईएमआई और विद्युतचुंबकीय संगतता पृष्ठभूमि

विद्युत चुम्बकीय संगतता (ईएमसी) के साथ काम करते समय, समस्या को आमतौर पर तीन घटकों के साथ तैयार किया जाता है: स्रोत, पथ और रिसेप्टर्स।

स्रोत वे उपकरण या सर्किट नोड हैं जो हस्तक्षेप उत्पन्न करते हैं।बिजली की आपूर्ति के अलावा, इसमें अन्य उपकरण जैसे माइक्रोप्रोसेसर, वीडियो ड्राइवर, आरएफ जनरेटर आदि शामिल हो सकते हैं।

एक स्रोत द्वारा उत्पन्न शोर के दो रास्ते होते हैं, फिर वह यात्रा कर सकता है।पहला एक विकिरणित पथ है, जो विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा है जो अंतरिक्ष में फैल रही है और अन्य प्रणालियों में युग्मन कर रही है।दूसरा एक संचालित पथ है जहां सिग्नल सिस्टम के कंडक्टर (जैसे पीसीबी के निशान और विमान, घटक लीड, इनपुट वायरिंग, आदि) के माध्यम से यात्रा करता है।यह मुख्य बिजली लाइनों में वापस आ सकता है और उस लाइन से संचालित होने वाले अन्य उपकरणों को प्रभावित कर सकता है।

रिसेप्टर्स वे उपकरण हैं जो स्रोत द्वारा उत्सर्जित शोर को उठाते हैं और हस्तक्षेप से प्रभावित होते हैं।रिसेप्टर्स में लगभग हर एनालॉग और डिजिटल सर्किट शामिल हो सकते हैं।

ईएमसी के लिए परीक्षण करते समय, नियामक अलग से आयोजित और विकिरणित विद्युत चुम्बकीय उत्सर्जन का परीक्षण करेगा।प्रत्येक की अपनी सीमाएँ और आवृत्ति सीमा के साथ-साथ अपनी दमन विधि भी होती है।विकिरणित उत्सर्जन एक उच्च आवृत्ति रेंज (आमतौर पर 30 मेगाहर्ट्ज से 1,000 मेगाहर्ट्ज) को कवर करता है और जैसा कि शोर अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा करता है यह सीमित है कि इसे कैसे नियंत्रित किया जा सकता है।स्रोत पर शोर को कम करने के लिए उचित लेआउट और सर्किट डिजाइन तकनीकों का उपयोग करने के अलावा, विकिरणित शोर को रोकने के लिए परिरक्षण का उपयोग किया जा सकता है।दूसरी ओर, आयोजित उत्सर्जन कम आवृत्ति रेंज (आमतौर पर 0.15 मेगाहर्ट्ज से 30 मेगाहर्ट्ज) को कवर करता है, और, क्योंकि वे कंडक्टर के माध्यम से यात्रा करते हैं, विद्युत फ़िल्टरिंग घटकों का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है।डिज़ाइनर, EMI फ़िल्टरिंग जोड़ते समय इसे विवेकपूर्ण तरीके से डिज़ाइन करना चुन सकता है या ऑफ़-द-शेल्फ EMI फ़िल्टर के साथ जाना चुन सकता है।

ईएमआई फ़िल्टर और सिस्टम आवश्यकताएँ

एक ऑफ-द-शेल्फ ईएमआई फ़िल्टर चुनने वाले इंजीनियरों के लिए, उनके सिस्टम के लिए सही फ़िल्टर चुनने के बारे में कुछ भ्रम हो सकता है।पहला कदम यह सुनिश्चित करना है कि ईएमआई फिल्टर बुनियादी विद्युत आवश्यकताओं को पूरा करता है।समीक्षा के लिए महत्वपूर्ण वस्तुओं में शामिल हैं:

रेटेड वोल्टेज, जो अधिकतम वोल्टेज है जिसे इनपुट पर लागू किया जा सकता है।इससे अधिक होने से फिल्टर के अंदर के घटकों को नुकसान हो सकता है।

आइसोलेशन वोल्टेज, जो प्रत्येक इनपुट लाइन और अर्थ/चेसिस ग्राउंड के बीच मापी गई आइसोलेशन रेटिंग है (इनपुट और आउटपुट के बीच कोई अलगाव नहीं है)।

रेटेड करंट, जो अधिकतम करंट है जो निर्दिष्ट ऑपरेटिंग तापमान सीमा के भीतर ईएमआई फिल्टर से गुजर सकता है।

ऑपरेटिंग तापमान, जो अधिकतम तापमान है जिसे डिवाइस संचालित किया जा सकता है।

लीकेज करंट, जो कि करंट है जो पृथ्वी/चेसिस ग्राउंड से होकर बहता है।ईएमआई फिल्टर बिजली आपूर्ति के अलावा लीकेज करंट भी देगा।सुरक्षा चिंताओं के कारण लीकेज करंट ने सीमा को नियंत्रित किया है और फिल्टर द्वारा रिसाव के योगदान पर डिजाइनर द्वारा विचार किया जाना चाहिए।

ईएमआई फ़िल्टरिंग विशेषताएं

एक ईएमआई फ़िल्टर खोजने के बाद जो सिस्टम की परिचालन स्थितियों को पूरा करता है, वास्तविक फ़िल्टरिंग विशेषताओं की समीक्षा की जानी चाहिए।डेटाशीट में आमतौर पर इंसर्शन लॉस ग्राफ होंगे, एक कॉमन मोड के लिए और एक डिफरेंशियल मोड के लिए।ये ग्राफ़ उपयोगकर्ता को दिखाते हैं कि आवृत्ति के संबंध में इनपुट और आउटपुट के बीच सिग्नल कितना क्षीण होगा।

इंसर्शन लॉस फिल्टर के इनपुट पर सिग्नल का आउटपुट पर सिग्नल का अनुपात है, जिसे आमतौर पर डेसिबल में मापा जाता है, कवर की गई बड़ी आवृत्ति रेंज के कारण, जैसा कि निम्नलिखित समीकरण में दिखाया गया है।

सम्मिलन हानि (डीबी) = 20 लॉग 10 (अनफ़िल्टर्ड सिग्नल / फ़िल्टर्ड सिग्नल)

फ़िल्टर किए गए सिग्नल को हल करने के लिए, भागफल नियम का उपयोग करके इसे फिर से लिखा जा सकता है।

फ़िल्टर्ड सिग्नल (dB) = अनफ़िल्टर्ड सिग्नल (dB) - इंसर्शन लॉस (dB)

कुछ मामलों में, एक ग्राफ नहीं दिया जाता है और इसके बजाय डेटाशीट में शोर क्षीणन मान सूचीबद्ध होता है।यह आमतौर पर एक आवृत्ति रेंज के साथ जोड़ा जाता है जिस पर क्षीणन लागू होता है।उदाहरण के लिए, एक डेटाशीट 150 kHz और 1 GHz के बीच 30 dB क्षीणन निर्दिष्ट कर सकती है।

फ़िल्टर डेटा की समीक्षा करते समय ध्यान देने वाली अंतिम बात यह है कि स्रोत और लोड प्रतिबाधा फ़िल्टर के व्यवहार को बदल देगी।डेटाशीट में दिया गया सम्मिलन नुकसान एक प्रतिबाधा (आमतौर पर 50 ) का उपयोग करके प्राप्त किया गया था जो उस सिस्टम से काफी अलग हो सकता है जिस पर इसे लागू किया जा रहा है।इसलिए, जबकि एक फिल्टर कागज पर अच्छा लग सकता है, अंत प्रणाली के वास्तविक स्रोत और लोड स्थितियों के तहत इसके प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए सर्किट में फिल्टर का परीक्षण करना महत्वपूर्ण है।

ईएमआई फ़िल्टर चयन

ईएमआई फ़िल्टर चुनते समय, यह आदर्श है कि फ़िल्टर की जाने वाली बिजली आपूर्ति प्रारंभिक ईएमसी परीक्षण के माध्यम से आयोजित उत्सर्जन की आधार रेखा प्राप्त करने के लिए चली गई है।परीक्षण के परिणाम एक डिजाइनर को बताएंगे कि इकाई किस आवृत्ति पर विफल रही और कितनी बार।इस जानकारी की तुलना EMI फ़िल्टर के सम्मिलन हानि ग्राफ़ से की जा सकती है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि क्या यह EMC परीक्षण पास करने के लिए विफल आवृत्तियों पर पर्याप्त क्षीणन प्रदान करता है।उदाहरण के लिए, यदि सामान्य मोड उत्सर्जन परीक्षण 500 kHz पर 64 dB द्वारा विफल हो जाता है, तो नीचे दिए गए EMI फ़िल्टर के सामान्य-मोड सम्मिलन हानि ग्राफ़ का संदर्भ 500 kHz पर लगभग -75 dB का क्षीणन स्तर दिखाता है।यदि यह ईएमआई फ़िल्टर लागू किया गया था, तो कोई भी 500 kHz पर 11 dB मार्जिन के साथ EMC टेस्ट पास करने की उम्मीद कर सकता है।

फ़्रीक्वेंसी स्पेक्ट्रम में असंगत क्षीणन के कारण, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि सभी विफल या सीमांत आवृत्तियों को ठीक से क्षीण किया जाएगा।यदि डेटाशीट ने सम्मिलन हानि ग्राफ़ के बजाय एकल क्षीणन मान प्रदान किया है, तो यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि यह एकल मान विफलता के सबसे बड़े मार्जिन से अधिक था।

निष्कर्ष

स्विचनबिजली की आपूर्तिविद्युत चुम्बकीय उत्सर्जन (ईएमआई) का एक प्रमुख स्रोत हैं, जो अन्य इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ हस्तक्षेप को रोकने के लिए उनके विनियमन को महत्वपूर्ण बनाता है।अधिकांश, यदि सभी नहीं, तो स्विचिंग बिजली की आपूर्ति में इनपुट पर एक फिल्टर होगा, लेकिन अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला के कारण, यह हमेशा एक पूर्ण सिस्टम पर लागू होने के बाद अंतिम ईएमसी परीक्षण पास करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है।ऑफ-द-शेल्फ ईएमआई फिल्टर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक उत्सर्जन को कम करने का एक त्वरित और आसान तरीका है यदि आंतरिक फिल्टर पर्याप्त नहीं है और जमीन से एक असतत समाधान डिजाइन करने में समय बचा सकता है।सीयूआई बोर्ड माउंट, चेसिस माउंट, और डीआईएन रेल कॉन्फ़िगरेशन में कई एसी-डीसी ईएमआई पावर फिल्टर और डीसी-डीसी ईएमआई पावर फिल्टर प्रदान करता है जो सिस्टम की विद्युत चुम्बकीय संगतता आवश्यकताओं के लिए आसानी से अनुकूलित होता है।