फेराइट बीड बनाम आम मोड चोक


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ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध

मुझे अपनी रोबोटिक्स टीम में पिछले डिजाइनर से शीर्ष सर्किट विरासत में मिला। सर्किट दो फेराइट बीड्स, एक जेनर, एक टीवीएस और इनकमिंग पावर को फिल्टर करने के लिए कैपेसिटर का उपयोग करता है। आने वाली शक्ति बैटरी से आती है। डिजिटल सर्किट्री के साथ-साथ बैटरियों में बड़ी मोटरें होती हैं जो बहुत शोर के वातावरण के लिए उनसे जुड़ी होती हैं। मेरी समझ यह है कि फेराइट मोतियों की मदद से जेनर और टीवीएस किसी भी स्पाइक्स को दबा देते हैं। तब बड़े संधारित्र किसी भी बूंद को पकड़ते हैं। इस सर्किट ने अब तक अच्छा काम किया है।

मेरा सवाल यह है कि क्या फेराइट बीड्स को कॉमन मोड चोक से रिप्लेस करने से फिल्टरिंग में सुधार होता है या अगर यह टूटा नहीं है तो इसे ठीक न करें?

(मैंने सामान्य सर्किट लेआउट देने के लिए जेनेरिक घटकों का उपयोग किया, शीर्ष वर्तमान सर्किट है और नीचे मेरा प्रस्तावित परिवर्तन है)

अतिरिक्त जानकारी सर्किटरी एक रोबोट में जा रही है। रोबोट एक्सट्रूडेड एल्युमिनियम (ग्राउंडेड नहीं) से बना होता है और पूरी चीज क्लियर एक्रेलिक में क्लैड होती है। पूरी बात एक 24V 8 सेल लिथियम आयरन फास्फेट 20Ah 10C बैटरी द्वारा संचालित है। डिजिटल सर्किटरी 1A के बारे में बताता है। मोटर्स दो व्हील चेयर मोटर्स हैं। मोटरों को 60A अधिकतम पर रेट किया जाता है, लेकिन वे कभी भी उस हार्ड को संचालित नहीं करते हैं, आमतौर पर लगभग 50% या उससे कम। वेक्स विक्टर विक्टर एच ब्रिज मोटर नियंत्रकों द्वारा संचालित हैं।


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murata.com/~/media/webrenewal/products/emc/emifil/knowhow/… मदद कर सकते हैं। फेराइट बीड्स एक श्रृंखला प्रारंभ करनेवाला के रूप में डिफरेंशियल मोड शोर के लिए काम करते हैं, जबकि कॉमन मोड चोक कॉमन मोड शोर के लिए काम करता है।
माइकल

इस तरह की प्रणाली पर स्पाइक्स की उम्मीद की जा सकती है जो फेराइट बीड्स से पूरी तरह से निपटा नहीं जाएगा, इसलिए आपका विश्लेषण उन खतरों के बारे में गलत है जिनसे जेनर और टीवीएस निपटने की उम्मीद कर रहे हैं। अधिक संभावना है कि उन्हें खिलाने वाले केबल लूम समाधान का हिस्सा बनने जा रहे हैं।
एंडी उर्फ

@Andyaka आप इसके बजाय फ़िल्टर करने के लिए क्या सुझाव देंगे?
विनी_आई

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खतरों के बारे में एक सभ्य परिभाषा जो नीचे आ रही है, उसका उत्तर देने का एकमात्र तरीका है।
एंडी उर्फ

क्या आप कुछ अतिरिक्त जानकारी साझा कर सकते हैं? यह आपके आवेदन की बारीकियों का बेहतर जवाब देने के लिए है: बैटरी से आपका सर्किट लगभग कितना चालू है? बैटरी किस प्रकार की मोटरों से जुड़ी होती हैं? (यह उनके द्वारा उत्पादित शोर के प्रकार को बेहतर ढंग से समझने के लिए है)
jose.angel.jimenez

जवाबों:


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भले ही यह प्रश्न बहुत विशिष्ट लगता है, लेकिन इसे वास्तव में बहुत अधिक सामान्य मामला फ़िल्टरिंग प्रश्न के रूप में माना जा सकता है: "विद्युत विद्युत मोटर्स से आने वाले विद्युत शोर को कैसे फ़िल्टर किया जा सकता है?"

पहली सूचना डेटा जिसे हमें पहले से इकट्ठा करने की आवश्यकता है, वह है जिस प्रकार का शोर हमारे सर्किट के संपर्क में है। कभी-कभी इस डेटा को पहले से प्राप्त करना वास्तव में मुश्किल होता है, कभी-कभी पूर्व अनुभव और उच्च-अंत प्रयोगशाला उपकरणों के बिना शोर को मापना भी कठिन होता है।

सामान्य तौर पर, हम अपने शोर स्रोतों का आकलन कर सकते हैं:

  • आंतरिक या बाहरी। Ie: क्या हमारे अपने सिस्टम के अंदर शोर आता है / उत्पन्न होता है? या यह हमारे सिस्टम के बाहर आता है?
  • युग्मन तंत्र: कैपेसिटिव युग्मन, आगमनात्मक युग्मन, ग्राउंड लूप, EM विकिरण ...
  • शोर के लक्षण: स्विच, थर्मल (गाऊसी), शॉट, झिलमिलाहट ...
  • फ्रीक्वेंसी बैंड और Q. हमारा शोर कितना संकीर्ण या चौड़ा है? क्या यह उस बैंड (गुणवत्ता कारक) के बाहर अचानक गिरता / फैलता है?

उपरोक्त एक आंशिक सूची है, अधूरी है, जो केवल एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में काम कर सकती है।

फिर, बहुत सारी तकनीकें हैं, मेरा मतलब है कि मामले के आधार पर सैकड़ों चालें और व्यापक दृष्टिकोण हैं।

मूल प्रश्न की बारीकियों में तल्लीन, यह मेरा सबसे अच्छा अनुमान है कि सिस्टम द्वारा उत्पन्न होने वाले शोर की तरह,

  1. शोर मुख्य रूप से सिस्टम ही, पावर मोटर्स और ड्राइवर सर्किट से आ रहा है। 30A पीक स्विचिंग करंट दालों को उत्पन्न करने के लिए उच्च ईंच है जो आसानी से बाकी सर्किट को युगल कर सकता है।
  2. ड्राइवरों की उच्च वर्तमान दालों के कारण कैपेसिटिव युग्मन, आगमनात्मक युग्मन और ग्राउंड लूप्स यहां परेशानी का सबब बन सकते हैं।
  3. शोर बंद हो गया है, मुझे लगता है कि उप 1 मेगाहर्ट्ज क्षेत्र में, हालांकि, 1-10 मेगाहर्ट्ज रेंज में हथियार आसानी से उत्पन्न / विकीर्ण हो सकते हैं।

उपरोक्त प्रणाली में शोर से निपटने के लिए कुछ व्यावहारिक संकेत और तकनीकें:

  • यदि संभव हो, तो शारीरिक रूप से मोटर्स और ड्राइवरों को बाकी सर्किट से अलग करें। यह स्पष्ट रूप से सभी मामलों में संभव नहीं है, उदाहरण के लिए, यदि आपके पास सभी इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक ही बोर्ड है। हालाँकि, यदि आप दो अलग-अलग बोर्ड लगा सकते हैं, तो मोटर चलाने के लिए एक, बाकी सिस्टम के लिए एक और, यह ऐसा करने में मददगार है।
  • पावर ड्राइवरों, बैटरी और चेसिस सहित अपने सभी सर्किटों के लिए सावधानी से सोचा स्टार ग्राउंड कनेक्शन का उपयोग करके जमीन की समस्याओं और शोर के पाश युग्मन से बचें।
  • किसी भी चेसिस या बड़े धातु वाले हिस्से को तैरने न दें, क्योंकि यह मोटर्स और पावर ड्राइवरों द्वारा उत्पन्न ईएम फ़ील्ड के साथ बातचीत करेगा, अतिरिक्त शोर के रूप में ईएम फ़ील्ड को प्रतिबिंबित, प्रचारित और / या फिर से उत्सर्जित करेगा।
  • स्वयं मोटर्स के बारे में, और मोटर के प्रकार के आधार पर, आप निश्चित रूप से अपने मोटर्स के पास / उसके पास शोर फिल्टर लगा सकते हैं। डीसी मोटर्स के लिए, जो आपका मामला नहीं हो सकता है, यह प्रत्येक चरण में छोटे सिरेमिक कैपेसिटर को मिलाप करने के लिए समझदारी है, जितना संभव हो मोटर के पास। बीहड़ (उच्च वोल्टेज) 0.1uF कैपेसिटर शुरू करने के लिए अंगूठे का एक अच्छा नियम है। आवेदन के आधार पर, आप चेसिस की ओर जाने वाले प्रत्येक चरण से सिरेमिक कैपेसिटर की एक और जोड़ी भी जोड़ सकते हैं। इस मार्ग पर जाने से पहले सटीक मोटर प्रकार और चालक की जांच करने से सावधान रहें।
  • ड्राइवरों और मोटर्स को जोड़ने वाली केबलिंग जितना संभव हो उतना करीब होना चाहिए और मुड़ जाना चाहिए।
  • Decoupling / बाईपास कैपेसिटर को आपके ड्राइवर पावर लाइनों में दो फ्लेवरों में उदारता से जोड़ा जाना चाहिए: थोक कैपेसिटर (शायद कम आवृत्ति फ़िल्टरिंग के लिए यूएफ के सैकड़ों में) और उच्च आवृत्ति कैपेसिटर (आमतौर पर 0.1uF)।

आपके द्वारा पोस्ट किए गए सर्किट पर वापस लौटना, मेरा प्रारंभिक दृष्टिकोण होगा:

  • एक सामान्य-मोड चोक का उपयोग नहीं करना, क्योंकि यह आपके सिस्टम के बाहर से उत्पन्न कैपेसिटिव कपलिंग शोर के लिए अधिक संकेत दिया गया है।
  • दोनों लाइनों (पावर और जीएनडी रिटर्न) या उससे भी बेहतर, दोहरी एल पाई फिल्टर के लिए दोहरी एलसी फ़िल्टरिंग लागू करना। कम मेगाहर्ट्ज शोर के लिए KHz के लिए यह सबसे प्रभावी फ़िल्टर है । प्रत्येक बैटरी टर्मिनलों के साथ श्रृंखला में एक बड़ा प्रारंभ करनेवाला (mH रेंज में) नाटकीय रूप से आपके सर्किट के डिजिटल हिस्से में प्रवेश करने वाले शोर में सुधार करेगा। फेराइट बीड्स, इसके विपरीत, अपनी प्रकृति से भिन्न होते हैं और उच्चतर (दर्जनों मेगाहर्ट्ज आवृत्तियों) के लिए सबसे उपयुक्त होते हैं।
  • द्विदिश बीहड़ (उच्च ऊर्जा) टीवीएस के लिए मानक ज़ेनर और यूनिडायरेक्शनल टीवीएस को प्रतिस्थापित करना। आपके सर्किट में जेनर को रखा जा सकता है, हालांकि, यदि आपका इनपुट रेगुलेटर ओवरवॉल्टेज की छोटी चोटियों का सामना नहीं कर सकता है।
  • थोक संधारित्र के साथ समानांतर में छोटे सिरेमिक कैपेसिटर की एक जोड़ी जोड़ना: उदाहरण के लिए 1uF और 0.1uF MLCCs, रूढ़िवादी रूप से रेटेड (> 100V)। यह उच्चतर आवृत्तियों (> 1MHz) के लिए आपकी फ़िल्टर प्रभावशीलता को बढ़ाएगा।

अंतिम लेकिन कम से कम, विभिन्न दृष्टिकोणों की प्रभावशीलता को सत्यापित करने के लिए, महत्वपूर्ण बिंदुओं पर अपने सर्किट को मापने के लिए एक सरल तरीका तैयार न करें। क्या, कृपया, समान परिस्थितियों में परीक्षण करने का प्रयास करें क्योंकि वास्तविक डिवाइस के नीचे काम करेगा।

अगर मुझे नजरअंदाज किया जाता है, तो मैं एब्स के दृष्टिकोण को अधिक संदर्भ (किताबें, लेख) प्रदान कर सकता हूं। यदि आप अपने सिस्टम के कुछ हिस्सों को अधिक विस्तार से निर्दिष्ट कर सकते हैं, तो अतिरिक्त फ़िल्टरिंग तकनीक निश्चित रूप से लागू होगी।


पीआई फिल्टर के बाद फेराइट मोतियों को पहले रखा जाना चाहिए? मुझे लगता है कि उच्च आवृत्तियों से बचने के लिए, जो प्रेरकों में बज सकता है (आमतौर पर, फेराइट कोर पर घाव)। और सिरेमिक कैपेसिटर के प्लेसमेंट के बारे में क्या? बस अंत में, हाय फ़्रीक्वेंसी को साफ़ करने के लिए जो वहाँ से गुज़री?
फरो

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यह आपके बोर्ड के वातावरण पर निर्भर करता है। चलो अपने आपूर्ति वोल्टेज GND के नकारात्मक ध्रुव को कहते हैं। एक कार में उदाहरण के लिए, पूरी चेसिस जीएनडी है, लेकिन आप केवल चेसिस पर नहीं, बल्कि आपकी आपूर्ति पिन पर जुड़े हुए हैं। आपके बोर्ड में चेसिस के खिलाफ एक परजीवी समाई है, इसलिए शोर एचएफ वर्तमान प्रवाह होगा। यदि आपके पास इस तरह का मामला है, तो सामान्य मोड चोक मदद करेगा, क्योंकि आपके वीसीसी और आपके जीएनडी आपूर्ति लाइन के माध्यम से एचएफ वर्तमान की आवश्यकता होगी ।

यदि आपका बोर्ड किसी प्रकार का अन्य एचएफ-शोर आंतरिक, एक स्विचिंग नियामक, या किसी प्रकार का सीपीयू या मेमोरी इंटरफ़ेस बनाता है, तो अधिकांश वर्तमान उच्च गति सिग्नल से आपके आंतरिक जीएनडी (हाई स्पीड स्विचिंग) में प्रवाहित होता है। कमोम मोड चोक शोर को आपके डिज़ाइन से बाहर निकलने से नहीं रोकेगा, क्योंकि इसमें एक बहने वाला प्रवाह और एक ही समय में बहने वाला करंट होता है। इस मामले में एक फेराइट बीड एक बेहतर विकल्प होगा।

मैं आपको कुछ कारणों से फेराइट्स रखने का सुझाव देता हूं। सामान्य मोड की समस्याओं को समाप्त किया जा सकता है, अगर बोर्ड पर आपके संकेतों में चेसिस या कुछ अन्य बाहरी उपकरणों के मुकाबले आपके आंतरिक जीएनडी के लिए अधिक समाई है। उस के अलावा, फेराइट सबसे अधिक बार सस्ता होता है। मैं आपके विनिर्देश नहीं जानता, हालांकि, मैं मोटर वाहन उद्योग में काम करता हूं, मैं फेराइट ले जाऊंगा।


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एक सामान्य मोड चोक शोर को कम करने के लिए उपयोगी है जो "सामान्य मोड" है - जाहिर है, दूसरे शब्दों में - दोनों लाइनों पर समान शोर मौजूद। यह रेडियो ट्रांसमीटर द्वारा पास से आने वाले आरएफ सिग्नल की तरह उच्च आवृत्ति शोर को छानने के लिए उपयोगी हो सकता है। एक अलग धातु आवास के साथ सिस्टम बेनिफिट हो सकता है यदि संदिग्ध एचएफ शोर को अलग-थलग बिजली लाइनों के लिए प्रेरित (प्रत्यक्ष या कैपेसिटिव) किया जा रहा है, (उदाहरण के लिए यदि आवास में अन्य नोइसी इलेक्ट्रिकल सिस्टम जुड़े थे।)

सिंगल फेराइट बीड्स (जैसा कि दिखाया गया है) तेज करंट स्पाइक्स को कम कर सकते हैं यदि वे सही आकार के हों। आम तौर पर छोटे मोती उच्च आवृत्तियों को छानते हैं (हालांकि फेराइट सामग्री भी मायने रखती है)। लोअर फ्रीकेंसी स्पाइक्स को फिल्टर करने के लिए आपको आमतौर पर बड़े (मोटे मोतियों) की आवश्यकता होती है। यदि उपयोग किए जा रहे मोतियों को मनमाना नहीं लगता है, तो एक बड़े आकार में बदलें, या आप इसके बजाय बड़े मूल्य प्रेरकों का उपयोग कर सकते हैं, (इसी तरह के बड़े प्रेरक अक्सर बिजली की लाइनों में उपयोग किए जाते हैं जो कि ऑडियो उपकरणों के लिए जा रहे हैं - आपको वर्तमान हैंडलिंग को सत्यापित करने की भी आवश्यकता होगी। अगर इस्तेमाल किया जा सकता है)।

इसके अलावा, बड़े मूल्य संधारित्र के साथ पैरेलल में एक छोटे मूल्य के सिरेमिक संधारित्र को जोड़ने से कुछ अतिरिक्त उच्च आवृत्ति शोर को फ़िल्टर करने में मदद मिल सकती है। बड़े इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर उच्च आवृत्ति शोर को इतनी अच्छी तरह से फ़िल्टर नहीं कर सकते हैं।

अंत में, फेराइट्स सबसे अच्छा काम करते हैं जब कुछ सापेक्ष शोर धारा प्रवाहित होती है। शोर धाराएं चुंबकीय क्षेत्रों को प्रेरित करती हैं कि फेराइट सामग्री गर्मी के रूप में फैल जाती है।

तो यह मान लेना कि आपका शोर सामान्य नहीं है, दो मनकों (या प्रेरकों) का उपयोग बेहतर विकल्प लगता है।


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टीवीएस उपकरणों को चालू करने के लिए कुछ समय लगता है जिसके दौरान इनपुट वोल्टेज स्पाइक्स सूक्ष्म अंत तक पहुंच सकते हैं। फेराइट बीड्स इस संबंध में डिवाइस की सुरक्षा करने में मदद कर सकते हैं जबकि कॉमन मोड के लिए कॉमन मोड चोक केवल न्यूनतम बाधा (लीकेज इंडक्शन) प्रदान करता है। यदि आपकी सामान्य मोड क्षीणन की आवश्यकता है, तो मैं इस मामले में हाइब्रिड कॉमन मोड चोक का उपयोग करने का सुझाव दूंगा।


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आम मोड चोक और फ्राइट जरूरी विरोधाभासी नहीं है। इसके अलावा विभिन्न धाराओं और आवृत्ति श्रेणियों के लिए कई अलग-अलग सामान्य मोड चोक हैं। सामान्य तौर पर, आपको यह समझना चाहिए कि आप किस चीज से रक्षा कर रहे हैं। यदि आप बोर्ड dc / dc पर होने वाले फेनोएक्टिव उत्सर्जन को कम कर रहे हैं, तो 0.5MHz से 50MHz और 500MHz से 5GHz के बीच की सीमा को कवर करने के लिए दो चॉक्स चुनें। लैटर बहुत अच्छी तरह से एक सामान्य मोड फेराइट दिखाई दे सकता है। वैसे, आपको चोक के चारों ओर प्रभावी फिल्टर बनाने के लिए कैपेसिटर की आवश्यकता हो सकती है। और निश्चित रूप से अपने सिस्टम की जमीनी नीति पर ध्यान दें।

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