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超級好用新型EMI濾波器 作者：臥龍會 韜略科技EMC 前言 電子元器件先行實現高性能、小型化、複合化的基礎，開創了現在高科技產品向高性能、小型化、複合化方向迅速發展的必然趨勢。自1999年問世並在美國註冊專利，現在已經廣泛應用於通信、網絡、軍事、航空、航天、醫療、消費電子、連接器等的電磁兼容領域之中的BDL EMI濾波器是其中一個為世人注目的高科技新產品。韜略科技於2014年將BDL引入中國，並且實現國產化，BDL有望成為電容、電感、電阻後的第四大高效被動元件。也是作為硬體工程師不得不知曉的提高電路濾波效率的利器。 BDL優勢極其明顯： 有極好的差模/共模噪聲抑制效果! 降低系統噪聲轉換情況： 同時，差模噪聲轉為共模噪聲會增加系統向外輻射的能量！今日頭條：臥龍會IT技術 其他優勢如下： （1）優化PCB面積：＞70%! （2）器件體積平均減少73%! 滿足超薄設計需求！ （3）直接取代共模電感+2-3個濾波電容的傳統L-C濾波電路！ （4）具有更良好的溫度和振動特性,直接達到125 ℃車規級 。 （5）用於DC-DC濾波優勢明顯 。 「寶刀」贈英雄，方顯其鋒芒！如此好用的神器，如若各路英雄如有意，可去韜略科技EMC,尋找寶刀秘籍。 一 、BDL 的特色 表面上來看，BDL的等效電路圖和一般的EMI濾波器好像區別不大，不過是由兩個Y電容和一個X電容構成的一般EMI濾波器而已，見圖1a)所示。但是，如果進一步觀察BDL內部結構，就會發現區別於其他濾波器的地方，見圖1b)。 ... BDL的特徵如下： 1. 能實現標準旁路電容的一切功能。 2. 增設兩個並聯的參考電極G1、G2，它們包圍和分離電容的兩個電極後構成法拉第屏蔽籠，或構成同軸線結構方式，任何BDL組件都必需此類電極配置方式。 3. 以上結構特徵把原本不平衡的一個單端組件創造性地成功改造為一個雙端平衡組件，即改造成為由兩個標稱值完全相等的電容組成。 4. BDL的兩個電極和參考電極G1、G2的內部結構尺寸遵循20H設計原則，從而使向外的電磁輻射減小70%。 5. 以上由於其特殊的內部結構使BDL的ESR、ESL降到極低。 6. BDL平衡組件還同時具備這些特點： （1）線—地電容容值匹配（不平衡度在1～2.5以內）。 （2）內部電容平衡性良好，可對消溫度和電壓變化。 （3）對兩個電極具有同等老化的作用。 二、BDL 的內部結構及裝配示意圖 A、B多層電容器＋屏蔽電極構成了BDL，如圖2a)所示；它的內外結構示意圖如圖2b)所示。 ...... 三 BDL對比常規EMI濾波器 BDL EMI濾波器和常規的雙線式和貫通式EMI濾波器進行比較，各類濾波器的結構和電原理，如圖3所示。 ... 1.雙線式EMI濾波器的不足如下： （2）磁場對消作用不理想。 2. 貫通式EMI濾波器的不足如下： （1）僅為單端濾波。 （2）由於是串聯到線路中，因此需要考慮電流限制。 3. BDL EMI濾波器的優點 （1）抑制噪聲間相互串擾性能超群 （2）由於BDL以並聯的形式濾波，因此不受電流的限制。 四、BDL技術特性分析 1、屏蔽原理 （1）單線屏蔽的噪聲抑制效果 ... 假如我們只屏蔽BDL的其中一個電極。 那麼雙線間的噪聲抑制效果取決耦合電容Cc』和屏蔽層對地搭接阻抗Zb的分壓，由於Zb＜＜Xc』可近似表達為： Zb/Xc』 因此，對地搭接阻抗Zb越小，雙線間的串音抑制效果越好。 （2）雙線屏蔽的噪聲串擾的抑制效果 ... 假如我們對BDL的兩電極都進行屏蔽。那麼雙線間的噪聲抑制效果可近似表達為： Zb2/Xc1 Xc「 相對於單線屏蔽，雙線屏蔽對噪聲的抑制會進一步提高。 最後假如我們把BDL兩個屏蔽層的間隔合而為一，結果Xc「將趨於無窮大，為此串音也就不復存在。今日頭條：臥龍會IT技術 2、共模和差模噪聲的轉換 下面以簡化電路為例分析共模電流是如何轉換成差模電流。見圖6 。 具有信號電壓Vs和內阻抗Zs的信號源通過特性阻抗Zw的電纜將信號電壓Vs傳遞給負載阻抗ZL；當電路接地平面存在各種不期望的電流流過時，在地阻抗ZG上就會產生壓降為Vi的共模噪聲。 注意，共模噪聲Vi存在於ABCD的地電流迴路中，其中一個地電流迴路的阻抗為Zw；另一個地電流迴路有迴路阻抗Zs、Zw、和ZL。由於兩個地電流迴路的阻抗不平衡因此必然會在負載阻抗ZL上產生壓降Vo。Vo就是差模噪聲，換句話說由於電路的不平衡共模噪聲可以轉換為差模噪聲。 ... 因此抑制上訴地電流噪聲轉換問題的關鍵是使得差分電路的兩信號阻抗儘量平衡。 3、BDL特殊結構是如何抑制噪聲 （1）BDL能有效阻斷地電流噪聲和A、B兩電極之間相互串擾，並將A、B電極上的噪聲以極低的ESR、ESL（極低的阻抗）旁路到地上，見圖7。 ... BDL是如何效抑制A、B兩電極之間噪聲相互串擾，可從圖8 BDL內部電極間的電荷分布情況看到，當地電流企圖流向＋、－電極時，由於它所產生的磁場和＋、－電極電流的磁場相反，所以被阻斷。 ... （2）BDL能大大減小地電流迴路的面積。 下面應用右手定則比較常規電容和BDL形成地電流迴路面積的區別。圖9中的黃色面積是常規電容的地電流迴路面積，由地電流流過A、B電極的方向可知，A、B電極所產生的磁力線是相互疊加的；同樣圖10中的黃色面積是BDL的地電流迴路面積，此地電流 迴路面積僅由A、B兩個電極間的間距所構成，因此地電流迴路面積大大減小，由地電流流過A、B的方向可知，A、B電極所產生的磁力線是相減的。 ... ... 我們也可以用另一種方法來描繪BDL的 A、B電極所產生磁力線的相互對削過程，見圖11。 ... 由圖11看到BDL內部的A、B電極磁力線在中間地電極發生對消；常規標準電容C1、C2所產生的磁力線在外部發生對消而在內部磁力線是相互疊加的。 所以，對共、差模噪聲的抑制BDL也可以採用圖12的示意圖表示： ... （3）BDL具有極好的平衡特性，因此對地電流噪聲具有極好的抑制效果。BDL的平衡特性可由以下的測試曲線證實。 ... 數據顯示BDL被試樣件為1206 100nF、測量頻率30KHz～6GHz,測試結果表明：兩個對稱電容的幅度誤差＜0.1dB；相位誤差接近零。從相位測試中發現在頻率26.7967MHz點出現自諧振點。 採用BDL差分電路抑制共模噪聲向差模噪聲轉換的分析電路見圖14。 ... 4、BDL對不同電路濾波方式 BDL可以根據不同情況採用不同的電路連接方法。 今日頭條：臥龍會IT技術 ... 從左到右依次為：差分電路、一個單端電路、兩個單端電路。 要注意BDL 的正確接地方法，見圖16 ... ... 由圖16測試曲線可以看出BDL一端接地要比兩端接地的插入損耗小，在6GHz處約小20dB、0.045GHz處約小10dB、3GHz處約小15dB,所以頻率越高一端接地的插入損耗越小，為了提高BDL的插入損耗性能，正確的接地方法應是兩端接地（G1、G2都要接地）。 四 BDL的應用實例 1.用於馬達的EMI抑制案例 （1）原濾波配置 ... （2）BDL濾波配置 帶BDL濾波電路，如圖18所示。 ... （3）輻射測試的結果 ... 下面是觸電刷洗滌器直流馬達。 （1）原濾波配置 ... （2）BDL濾波配置 帶BDL濾波電路，如圖21所示。 ... (3) 輻射測試的結果 ... 2.用於單板機的BDL案例 （1）CMD-11E1單板機 ... （2）實物對比 抑制EMI的組件：磁珠和BDL的實物對比，如圖24所示。 ... （3）傳導測試結果 傳導測試結果的對比，如下圖所示。今日頭條：臥龍會IT技術 ... ... ... 3.用於連接器的EMI抑制BDL的案例 ... 圖28顯示BDL斜跨並焊接在上下兩排插針之間，所以D型插座可利用的插針數為24針。 4.開關電源的EMI抑制技術 （1）開關電源的常規濾波電路和LC組件 開關電源的常規濾波電路，如圖29所示。今日頭條：臥龍會IT技術 ... 為了達到抑制開關電源寬頻帶的目的，干擾能量需要要求組合各種不同值的電容，而且儘可能小的要求ESL和ESR。 （2）開關電源採用BDL的濾波電路 ... BDL 不僅可以滿足上面所述的全部要求，還可以比普通濾波器大大縮減體積。 除去以上案例，韜略科技在經過十幾年的實踐中，還累計了許多實際應用案例，歡迎各位條友私信我。 Qi無線充電產品替代共模電感濾波案例 開關電源EMI DC Motor IC去耦及EMI抑制 電源濾波 埠濾波，代替磁環 散熱器EMI抑制 網口RJ45 音頻功放 運放 需要此濾波器的條友，頭條私信我！我這邊有相關負責人 圖文由深圳韜略科技EMC總經理 投稿 臥龍會CEO&CTO俱樂部，臥虎藏龍! IT，電子行業公司CEO匯聚！有興趣加入的條友也請私信我。

文章來源取自於：

每日頭條 https://kknews.cc/news/e5e5oyy.html

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