Les bobines d’arrêt en mode commun (CMCC) sont des filtres réduisant le bruit en mode commun, qui est souvent problématique sur les lignes d’alimentation et audio, et sur les lignes de transmission différentielle (dans le secteur automobile : CAN, CAN-FD, 100Base-T1, 1000Base-T1, SerDes, A2B®, et dans les autres secteurs : USB, HDMI, Mipi, etc.).
Découvrez des exemples de contremesures pour réduire le bruit de l’alimentation électrique, notamment l’utilisation d’une bobine d’arrêt en mode commun, dans cet article de Tadashi Tanaka, section 3 de l’ingénierie produit, service d’ingénierie produit, division des filtres EMI chez Murata.
Les appareils électroniques sont généralement constitués de plusieurs semiconducteurs et blocs fonctionnels, qui doivent être alimentés par un courant à la tension spécifiée. Bien souvent, les tensions recommandées sont toutes différentes. Si tel est le cas, elles doivent être modifiées à l’aide d’un convertisseur CC/CC. Il s’agit d’un circuit qui convertit l’alimentation électrique à la tension exigée afin d’assurer le bon fonctionnement des composants électroniques.
Lorsque différentes tensions sont requises, la taille et les performances électriques des convertisseurs sont deux facteurs importants à prendre en considération. Dans ce type de situations, il convient bien souvent d’utiliser des convertisseurs CC/CC de commutation. Cependant, il est important de prêter attention au bruit causé par la commutation. Si les normes de régulation relatives au bruit ne sont pas respectées, il sera nécessaire d’appliquer des contremesures pour le réduire.
Voici un exemple de contremesure pour réduire le bruit sur une ligne d’alimentation.
Cet exemple de contremesure a été préparé avec un convertisseur CC/CC type, abaisseur de tension et non isolé (de 5 V à 1,8 V, avec une puissance de sortie de 27 W) à une fréquence de commutation de 500 kHz.
L’objectif de cette opération est de respecter la norme CISPR22 de classe B pour les appareils ordinaires (c’est-à-dire les appareils utilisés dans un cadre domestique et dans les environnements d’éclairage industriel). Des contremesures efficaces ont été mises en place pour réduire le bruit après avoir déterminer si celui-ci se propageait principalement en mode différentiel ou en mode commun.
(1) Tension aux bornes du bruit (de 150 kHz à 30 MHz)
La tension en mode commun (la tension aux bornes du bruit) a été mesurée pour une ligne par rapport à la terre à l’aide d’un réseau d’alimentation artificiel (AMN). Lorsque la tension aux bornes du bruit est mesurée dans les conditions initiales, nous observons qu’un spectre de bruit se produit aux multiples (la fréquence est convertie en n multiples) de la fréquence de commutation de 500 kHz.
Figure 1. Niveaux initiaux de tension aux bornes du bruit
Avant de procéder à la contremesure pour réduire le bruit, la séparation des modes a été réalisée avec l’aide du Delta-LISN (réseau de stabilisation d’impédance de ligne) afin de déterminer si le bruit se propageait principalement en mode différentiel ou en mode commun. Comme l’indique la Figure 2, il est évident que dans ce cas, le bruit est principalement transmis en mode différentiel.
Figure 2. Séparation des modes de bruit
Par conséquent, le niveau de bruit a grandement diminué dès la mise en place du filtre de type bloc BNX029-01 d’EMIFIL, grâce à ses contremesures ultra-performantes de réduction du bruit en mode différentiel.
Figure 3. Les effets de réduction du bruit du filtre de type bloc EMIFIL
Bruit rayonné (de 30 MHz à 6 GHz)
Après avoir mis en place la contremesure décrite ci-dessus, le bruit rayonné a été évalué à 10 mètres pour mesurer l’intensité du champ émis dans l’espace : à ce point, il dépassait considérablement le seuil de tolérance au bruit de la norme CISPR22 de classe B (Figure 4).
En examinant de plus près le parcours du rayonnement, il est devenu évident que le câble d’alimentation d’entrée du convertisseur CC/CC agissait comme une antenne, propageant ainsi du bruit dans l’espace environnant.
Figure 4. Niveaux initiaux de bruit rayonné
Le BNX029-01 est capable de supprimer le bruit en mode différentiel sur une large bande de fréquence de 100 kHz à 1 GHz, le bruit restant était donc vraisemblablement du bruit en mode commun.
Lorsqu’une bobine d’arrêt en mode commun PLT10HH9016R0PN a été insérée pour réduire ce type de bruit, le niveau de bruit rayonné s’est considérablement amélioré, jusqu’à respecter le seuil de tolérance de la norme CISPR22 de classe B. Cette expérience a ainsi démontré que le bruit rayonné était principalement du bruit en mode commun (Figure 5).
Figure 5. Les effets de réduction du bruit d’une bobine d’arrêt en mode commun
Nouvelle gamme de bobines d’arrêt en mode commun pour lignes d’alimentation
Murata Manufacturing Co. Ltd. offre des composants de taille et de caractéristiques variées, qui conviennent parfaitement aux applications client (Tableau 1).
| Nom du produit | Taille | Impédance en mode commun | Courant nominal *1 | Courant nominal |
|---|---|---|---|---|
DLW5BTM***TQ2 |
5 x 5 mm T = 2,5 mm max. |
De 100 Ω à 1 400 Ω à 100 MHz |
de 6 A à 2 A | 50 V CC |
PLT5BPH******SN |
5 x 5 mm T = 5 mm max. |
De 100 Ω à 500 Ω à 100 MHz |
de 5,6 A à 3,1 A | 80 V CC |
PLT10HH******PN |
12,9 x 6,6 mm T = 9,3 mm max. |
De 45 Ω à 100 Ω à 10 MHz |
de 18 A à 15 A | 300 V CC |
| De 400 Ω à 1 000 Ω ; à 10 MHz | de 10 A à 6 A | 100 V CC |
Tableau 1. Nouvelle gamme de bobines d’arrêt en mode commun
*1 En ce qui concerne le courant nominal, le détarage est configuré, veuillez donc consulter les spécifications détaillées de chaque produit.
*2 La plage de température de fonctionnement varie en fonction du type de produits, veuillez donc consulter les spécifications détaillées de chaque produit.
Récapitulatif
Durant la mise place des contremesures pour réduire le bruit, il est extrêmement difficile de déterminer si le bruit se propage en mode différentiel ou commun. Murata propose des bobines d’arrêt en mode commun à courant nominal élevé et à perte d’insertion importante pour des lignes d’alimentation de toutes tailles, afin de fournir des produits de suppression du bruit qui s’adaptent à la perfection à vos circuits d’alimentation électrique.
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