نویز فیلتر چیست؟ 

نویز فیلتر یا فیلتر EMI یک راه حل بسیار مناسب جهت جلوگیری  از مضرات و تاثیرات مخرب تداخل الکترومغناطیسی و حفاظت تجهیزات در برابر EMI می باشد. نویز فیلتر می تواند نویز منتقل شده از طریق هدایت در کابل ها را سرکوب نماید. این فیلترها در حالی که اجازه می دهند جریان های مطلوب آزادانه جریان داشته باشند ، هرگونه جریان ناخواسته ای را که از طریق سیم کشی و کابل هدایت می شوند را استخراج نموده و از بین می برند. دو نوع اصلی فیلترهای EMI شامل فیلترهای EMI تک فاز و سه فاز می شود :

- نویز فیلتر تک فاز : این فیلترها برای تجهیزات کوچک مانند وسایل الکترونیکی ، لوازم خانگی، تجهیزات تناسب اندام و برخی از کاربردهای صنعتی مانند منابع تغذیه ، تجهیزات ارتباط از راه دور مورد استفاده قرار می گیرند.

- نویز فیلتر سه فاز : این فیلترها می توانند سطح نویز بالاتری را نسبت به فیلترهای تکفاز فیلتر نموده و برای سرکوب EMI مفیدتر هستند. این نوع فیلترها برای کاربردهای با توان بالا مانند تجهیزات پزشکی ، تجهیزات آزمایشگاهی ، انواع ماشین آلات صنعتی ، موتورها ، درایوهای سه فاز ، سروو درایو ها و ... لازم هستند.

کلاس های دیگر نویز فیلتر عبارتند از : 

- فیلترهای ورودی IEC : جهت کاربرد در ورودی تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده هستند.

- فیلترهای DC : که وظیفه آن مسدود سازی جریان های فرکانس بالا بوده و جریان های با فرکانس کم و DC را عبور می دهند.

- فیلتر EMI اینورتر : کاربرد این نوع فیلتر در اینورترهای فرکانسی یا سیستم های کنترل مبتنی بر اینورتر می باشد.

- فیلتر EMI تغذیه یا feed- through filters : که برای تجهیزات سوئیچینگ استفاده شده و افت ورودی از فرکانس های رنج کیلوهرتز تا گیگاهرتز را فراهم می آورند.

نحوه عملکرد نویز فیلتر:

نویزهای الکترومغناطیسی عمدتا در محدوده فرکانسی بالایی قرار دارند و بنابراین فیلترهای EMI فیلترهای پایین گذری هستند که فرکانس های بالا را هنگام عبور دادن فرکانس های پایین غربال می نمایند. لیکن نویز فیلتر ها انواع مختلفی دارند که هریک با اهداف مشخصی تولید و طراحی گردیده و این امر باعث میشود هر فیلتر لزوما نویز با فرکانس خاصی را حذف نموده و فرکانس های مطلوب و جریانات مطلوب را به راحتی و بدون هیچ تلفاتی عبور دهد. برخی فیلترهای EMI ممکن است نویز استخراج شده را به سمت منبع نویز هدایت کرده و یا جذب کنند اما در اغلب فیلترها پس از فرآیند فیلتراسیون ، نویز توسط فیلتر به زمین منتقل خواهد شد.

شکل 1 : شماتیک عملکرد فیلتر نویز

بطور کلی فیلترهای EMI از دو مولفه اصلی تشکیل شده اند : خازن ها و سلف ها که بصورت هماهنگ با یکدیگر کار می کنند. به این صورت که ابتدا خازن ها بدلیل رفتارفرکانسی که دارند فرکانس های پایین (که عمدتا مطلوب بوده) را عبور داده و در برابرفرکانس های بالا  (معمولا فرکانس نویز) مقاومت می نمایند. سپس این فرکانس های بالا به سلف ها منتقل می گردند. سلف ها همانند آهنرباهای کوچکی عمل می نمایند که می توانند انرژی را در یک میدان مغناطیسی نگه داشته و سطح ولتاژ را کاهش دهند. با تغذیه سلف ها توسط خازن ها ، نویزهای فرکانس بالا در مسیر سلفهایی که با یکدیگر سری شده اند به دام افتاده و انرژی آنها گرفته شده و در نتیجه میرا می شوند.

مسیرهای انتقال نویز و رفتار نویز فیلتر :

از آنجاییکه فیلترهای EMI تنها می توانند از دستگاه در برابر نویزهای هدایت شونده محافظت نمایند اما این فیلترها با راهکارهای شیلدینگ جهت محافظت در برابر نویزهای تابشی نیز هماهنگی دارند و عملکرد آنها باعث تداخل در کارکرد دیگری نمی شود. یک نویز می تواند از سیم قبل از ورود به فیلتر ساطع شده و بعد از فیلتر با جذب شدن توسط سیم ها به دستگاه تحت حفاظت منتقل شود. همانطور که در شکل 2 ملاحظه می نمایید انواع مسیرهای نویز به منطقه محافظت شده مشخص است. نویز می تواند صرفا کانداکتیو (هدایت شونده) بوده و از طریق کابل منتقل شود(مسیر1) ، می تواند صرفا تابشی بوده و از طریق هوا منتقل شود(مسیر2) ، می تواند ابتدا تابشی بوده و سپس جذب کابل شده و بصورت هدایت شونده درآید(مسیر4)  و یا اینکه می تواند ابتدا هدایت شونده بوده و سپس از طریق کابل بصورت تابشی ساطع شود(مسیر3).

شکل 2 : انواع مسیرهای عبوری نویز به منطقه حفاظت شده

افزودن یک محافظ (شیلد) در محل اتصال فیلتر تداخل الکترومغناطیسی می تواند بصورت موثر تمام انواع EMI را مسدود نماید. اما اگر فقط یک هادی کوچک مابین منبع تولید EMI و فیلتر باشد ، ممکن است فیلتر نویز به تنهایی برای محافظت دستگاه کافی باشد.