EMIフィルタリングにおける挿入損失と性能

KnowlesCapacitorsブログでは、PeterMathewsの記事でEMIフィルタリングの挿入損失とパフォーマンスについて説明しています。

EMCに関するEU指令やFCCなどの国際法に準拠するには、EMIフィルタリングは機器設計の重要な要素です。ここでは、挿入損失とフィルタリングパフォーマンスによるEMIフィルタリングについて引き続き調査します。

挿入損失のパフォーマンスは、任意の周波数での信号の減衰を示しています。メトリックとして、挿入損失のパフォーマンスは、フィルタ選択プロセスのガイドとして最も役立ちます。実際のサービスパフォーマンスは、回路の特性によって異なります。

挿入損失は、次の要因によって決定されます。

• 電気的構成
• ソース/負荷インピーダンス
• 負荷電流
• セラミック誘電体材料
• 接地インピーダンス
• 完全性のシールド

電気的構成

フィルタ（コンデンサ/インダクタの組み合わせ）の電気的構成の選択は、主にソースと負荷のインピーダンスに依存します。挿入損失の数値は通常、50Ωのソースと50Ωの負荷回路について公開されています。インピーダンスは、実際には、数値が示すものとはおそらく異なり、挿入損失の増減を引き起こす可能性があります。フィルタの電気的構成は、特定のソース/負荷インピーダンスのシナリオでフィルタのパフォーマンスを最適化するように選択する必要があります。

フィードスルーフィルターで利用できる電気的構成の一般的なタイプは次のとおりです。

マルチエレメントフィルター

L-C-L-C-Lフィルターなど、3つ以上の要素が含まれています（さらに要素を追加すると、挿入損失曲線の急峻さが増します）

負荷電流

挿入損失に対する負荷電流の影響は、主に使用されるフィルタリング要素の特性によって決まります。誘導素子を備えたフィルタリング回路の場合、フェライトインダクタを使用すると挿入損失が大幅に減少する可能性があります。フェライト材料は電流で飽和します。挿入損失の減少は、特定のフェライト材料の電流と特性に依存します。極端な場合、フェライトは無効になり、挿入損失はCフィルターの場合と同じように見えます。

フィルターの選択

フィルタを選択するときは、電気的構成、物理的実装、および材料（つまり誘電体タイプ）がすべて重要な考慮事項です。図1に示す減衰曲線は、上記の電気的構成のさまざまな物理的実装を示しています。シンプルなチップフィルターが高周波での減衰を最小限に抑えていることに気付くでしょう。これらの特性のいずれかを個別に見ると、選択プロセスで誤解を招く可能性があります。

繰り返しになりますが、コンポーネント自体を見ると、セラミック材料のカテゴリが異なれば、パフォーマンス特性も異なります。たとえば、誘電率が増加すると（したがって、フィルタ容量の値が増加すると）、安定性が低下します。温度、電圧、周波数、時間（経年劣化）などの特定の動作および環境パラメータは、誘電率に影響を与える可能性があります。

図2に要約されているように、EMIフィルターの製造に使用されるセラミック誘電体の3つの主要な分類は、一般に超安定（C0G / NP0）、安定（X7R）、および汎用（Z5U、Y5V、またはX7W）と呼ばれます。

C0G / NP0 –超安定 ほとんどの材料パラメータは、温度、電圧、周波数、または時間の影響を受けません。安定性は100万分の1で測定されますが、誘電率は比較的低くなります（10〜100） X7R –安定 材料パラメータは、温度、電圧、周波数、および時間に関して比較的安定しています。一般的な誘電率は2,000〜4,000のオーダーであり、C0G / NP0材料から得られるよりも、特定のサイズのコンデンサではるかに高い静電容量値を可能にします。 VC）は重要です。KnowlesPrecisionDevicesは、BX（2X1）およびBZ（2C1）VC特性を備えた部品もサポートできます Z5U / Y5V / X7W –汎用 材料パラメータは厳しく制限されており、印加電圧下での性能が著しく損なわれる可能性があります注：Knowles Precision Devicesは、標準範囲でより高性能のC0G / NP0およびX7Rのみを使用します

静電容量値の広がり

セラミックコンデンサの静電容量も、温度、印加電圧、および経年変化の結果として変化します。最終的な静電容量は、図2で参照されている材料の種類と特性に応じて、値の範囲内に収まる可能性があります。ただし、静電容量が減少すると、挿入損失のパフォーマンスも低下します。

注目の画像ソース：KnowlesCapacitorsフィードスルー