شکل الف جریان مد مشترک ICM را نشان می دهد که بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه ترانس به دلیل شکل موج ولتاژ اعمالی بر روی خازنهای پارازیت سیم پیچ، جاری میشود. از آنجا که نوسان ولتاژ اولیه (ناشی از کلیدزنی) معمولاً بسیار بیشتر از ولتاژ ثانویه است این جریان از سمت اولیه به ثانویه جریان می یابد. سپس ICM از طریق امپدانس مدار سمت خروجی تا زمین، به سمت زمین ثانویه جاری شده و باعث ایجاد تداخلات مد مشترک می شود. در این پست قصد داریم نکات کاهش این نویز با تکنیک های طراحی ترانس را معرفی کنیم. هر اقدامی به این شکل قبل از فیلترگذاری میتواند منجر به کاهش هزینه فیلتر طراحی شده گردد.
همانطور که مشخص شد، دلیل این نویز وجود ظرفیت خازنی پارازیتی بین سیم پیچ اولیه و ثانویه ترانس است. یک راه حل اولیه طراحی ترانس با دیدگاه حداقل کردن خازن پارازیتی سیم پیچ است. با این حال ، روش های کاهش ظرفیت خازن پارازیتی سیم پیچ های ترانس به طور معمول شامل افزایش ضخامت فاصله دی الکتریک بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه و/یا کاهش سطح همپوشانی بین دو سیم پیچ است. هر دو این تغییرات منجر به ضعیف شدن کوپلینگ بین سیم پیچ اولیه و ثانویه و افزایش سلف نشتی ترانس خواهد شد. به یاد داشته باشید که افزایش سلف نشتی باعث افزایش تلفات می شود. بنابراین بین خازن پارازیتی و سلف نشتی یک مصالحه باید صورت پذیرد. حال روشهای دیگر کاهش خازن پارازتی ترانس که تاثیر گذاری بر سلف نشتی ندارند را معرفی میکنیم.
روش ۱- شیلدینگ ترانس
شیلدینگ یا سپر الکترواستاتیک به کاهش نویز مدمشترک در ترانسفورماتور کمک می کنند. شیلد باید تا حد ممکن نازک باشد تا تلفات جریان گردابی در شیلد به دلیل اثر مجاورتی به حداقل برسد.
همانطور که در شکل ب نشان داده شده است، شیلد معمولاً به زمین اصلی محلی متصل می شود یا گاهی اوقات به ترمینال مثبت خازن ورودی DC متصل می شود (زیرا پتانسیل بدون کلیدزنی است و از لحاظ الکتریکی آرام است). با قرار دادن شیلد، ICM به جای اینکه در سمت خروجی خود را ببندد در زمین محلی سمت اولیه خود را بسته و به ثانویه منتقل نمیشود.
حتی اگر ICM توسط شیلد گیر افتاده و به زمین اصلی محلی بازگردد، ظرفیت خازنی هنوز هم بین شیلد و سیم پیچ ثانویه وجود دارد. از آنجا که ولتاژ القایی در یک دور شیلد مانند سیم پیچ ثانویه نیست (مگر اینکه از یک دور در ثانویه هم استفاده کنیم)، همچنان مقداری جریان مد مشترک بین شیلد و سیم پیچ ثانویه وجود دارد. بنابراین این روش اگرچه به کاهش نویز مد مشترک کمک می کند، اما شیلد نمی تواند این نویز را کاملا از بین ببرد.
روش ۲- استفاده از سیم پیچ اضافی حذف CM
همانطور که در شکل ج نشان داده شده است، به عنوان یک جایگزین برای شیلد، می توانید یک سیم پیچ کمکی حذف CM (با تعداد دور NAUX) استفاده کنید. با تنظیم تعداد دور NAUX این سیم پیچ و ظرفیت خازنی سیم پیچ کمکی، CS_AUX ، می توانید اندازه ICM2 را برابر با ICM1 کنید. بنابراین، ICM1 از اولیه حذف می شود و جریان خالص CM نزدیک به صفر به سمت خروجی و از آنجا به زمین ثانویه جریان می یابد.
این روش به کالیبراسیون زیاد برای بدست آمدن مقدار مناسب CS_AUX نیاز دارد. اگر CS_AUX متفاوت باشد، حذف جریان CM کامل نخواهد بود. حتی اگر سازنده ترانس ظرفیت CS_AUX را به شدت کنترل کند، با تغییر دمای محیط و تغییر دمای ترانس به دلیل خود گرم شدن داخلی، مقدار آن به طور بالقوه تغییر می کند. با این توضیحات نیاز به روشی کاملتر است.
روش ۳- استفاده از سیم پیچ اضافی حذف CM و شیلد
به عنوان جایگزینی برای حذف CM، می توانید سیم پیچ های ترانس را برای رسیدن به تعادل نویز CM ترتیب دهید. با استفاده در این روش، ولتاژ متوسط در دو انتهای خازن های سیم پیچ از لحاظ دامنه و پلاریته یکسان تنظیم می شود، بنابراین جریان CM عبوری از خازن پارازیتی را به حداقل می رساند یا آن را کاملا حذف می کند به گونه ای که به مقدار ظرفیت خازن پارازیتی سیم پیچ اضافی وابسته نباشد.
شکل د مثالی را نشان می دهد که در آن یک شیلد بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه مانند قبل مستقر شده است – اما به جای اتصال شیلد به زمین AC، به یک سیم پیچ کمکی متصل می شود، با تنظیم NAUX = 0.5*NSEC. این کار موجب میشود که ولتاژ متوسط روی شیلد برابر همان ولتاژ سیم پیچ ثانویه است. از آنجا که ولتاژ متوسط در هر دو سر CSEC_SHIELD یکسان است، بنابراین جریان متوسط CM صفر از شیلد به سیم پیچ ثانویه وجود دارد.
