Hiện nay các thiết bị điện tử đóng vai trò quan trọng trong hầu hết mọi ngành công nghiệp, từ bệnh viện đến sản xuất công nghiệp và quân đội. Các thiết bị này dựa vào nguồn điện liên tục và đáng tin cậy để hoạt động một cách chính xác. Tuy nhiên, khi ngày càng có nhiều thiết bị điện tử thâm nhập vào thị trường, chúng sẽ tạo ra hiện tưởng nhiễu điện từ có thể khiến các thiết bị này gặp trục trặc hoặc hỏng hóc. Để bảo vệ các thiết bị và hệ thống điện tử này khỏi bị hư hỏng, bộ lọc EMI giúp giảm nhiễu và cho phép chúng hoạt động với dòng điện ổn định. Bài viết này sẽ xem xét sâu hơn về các nguyên tắc cơ bản và việc ứng dụng bộ lọc EMI trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

EMI là gì?

Nhiễu điện từ (EMI – Electromanetic Interference) là hiện tượng xảy ra khi dòng điện không mong muốn làm gián đoạn dòng điện của thiết bị điện tử đó. Những dòng điện gây nhiễu này thường được gọi là "nhiễu" hoặc "nhiễu điện từ" và có thể đến từ các nguồn bên ngoài hoặc được tạo ra bởi các thành phần khác bên trong thiết bị.

Hiện tượng EMI sẽ làm gián đoạn hoạt động của các thiết bị và có thể dẫn tới các hoạt động không mong muốn. Tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của sự cố, EMI có thể ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu mà thiết bị nhận được, khiến một thành phần bị hỏng, trục trặc tạm thời hoặc làm hỏng vĩnh viễn thiết bị điện tử.

Có hai loại nhiễu điện từ chính: EMI dẫn và EMI bức xạ. Trong đó, EMI dẫn đi qua các vật dẫn, chẳng hạn như dây điện hoặc đường dây điện, trong khi EMI bức xạ đi qua không khí và không cần vật dẫn. Cả EMI dẫn và bức xạ đều có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của các thiết bị điện tử thông qua việc suy giảm, xuống cấp, trục trặc hoặc lỗi hệ thống.

Các nguồn gây ra nhiễu điện từ chủ yếu đến từ hai loại:

• Nguồn tự nhiên - Sét đánh, bức xạ nền vi sóng vũ trụ, bùng phát năng lượng mặt trời, bão điện khí quyển, bão....

• Nhân tạo -  Đường dây điện, động cơ, mạng di động,các thiết bị đo lường và điều khiển điện tử khác.

Trong đó, EMI tự nhiên có thể xảy ra đột ngột và có tác động nghiêm trọng đến các thiết bị điện không được bảo vệ đầy đủ. Nhiễu điện từ tự nhiên sẽ tác động lớn hơn, chẳng hạn như các đợt bùng phát năng lượng mặt trời hoặc bão điện từ có thể ảnh hưởng đến thiết bị quân sự hoặc công nghệ vận tải. Ngoài ra, mặt trời có thể gây gián đoạn cho việc truyền tín hiệu vệ tinh nếu nó xuất hiện ngay phía sau vệ tinh và tiếng ồn điện từ che khuất việc truyền tín hiệu của vệ tinh. Ở quy mô nhỏ hơn, EMI tự nhiên như bão tuyết có thể gây nhiễu sóng vô tuyến hoặc làm gián đoạn tín hiệu điện thoại di động. Vì vậy cần phải bảo vệ các thiết bị điện tránh xa việc nhiễu điện từ vì nó có thể gây hư hỏng đến các thiết bị đó.

Vai trò và các hoạt động của bộ lọc EMI trong việc giảm thiểu nhiễu điện từ

a. Vai trò của bộ lọc EMI

Bộ lọc nhiễu EMI là một giải pháp hiệu quả để bảo vệ chống lại những tác động tiêu cực của nhiễu điện từ. Khi được gắn vào thiết bị hoặc mạch điện, bộ lọc EMI có thể ngăn chặn nhiễu điện từ truyền qua dây dẫn điện. Các bộ lọc này trích xuất bất kỳ dòng điện không mong muốn nào được dẫn qua hệ thống dây điện hoặc cáp trong khi vẫn cho phép dòng điện mong muốn chạy tự do. Cùng với đó, bộ lọc EMI ngăn chặn nhiễu từ nguồn điện lưới hay được gọi là bộ lọc đường dây điện EMI.

b. Cách hoạt động của bộ lọc EMI

Hầu hết nhiễu điện từ nằm trong dải tần số cao hơn, vì vậy bộ lọc EMI thường là bộ lọc thông thấp, lọc ra các tần số cao trong khi vẫn cho phép các tần số thấp hơn đi qua. Các bộ lọc EMI khác nhau sẽ ngăn chặn các tần số nhiễu cụ thể trong khi vẫn cho phép các tần số khác chạy qua mà không bị cản trở. Sau quá trình lọc, nhiễu điện từ sẽ được chuyển hướng ra khỏi thiết bị và xuống đất. Một số bộ lọc EMI cũng có thể định tuyến các dòng điện không mong muốn trở lại nguồn nhiễu hoặc hấp thụ chúng.

Vì bộ lọc EMI chỉ bảo vệ chống lại EMI dẫn, chúng thường được ghép nối với các tấm chắn chặn EMI bức xạ. Một bộ lọc EMI không được che chắn vẫn có thể truyền nhiễu qua không khí để làm hỏng thiết bị. Nhiễu có thể được phát ra từ một dây ở một bên của bộ lọc EMI và sau đó truyền đến thiết bị bằng cách ghép lại với dây ở phía bên kia. Tuy nhiên, khi thêm một tấm chắn tại điểm gắn của bộ lọc nhiễu điện từ có thể chặn hiệu quả mọi dạng EMI. Vì vậy, nếu chỉ có một đoạn dây dẫn nhỏ giữa bộ lọc và nguồn EMI thì các kỹ sư chỉ cần sử dụng một bộ lọc là đủ.

Ứng dụng của bộ lọc EMI

Các bộ lọc EMI khác nhau có thể được áp dụng theo nhiều cách khác nhau để bảo vệ các thiết bị hiệu quả nhất khỏi thiệt hại do nhiễu điện từ gây lên. Bộ lọc EMI giúp chặn các tần số nhiễu khác nhau và đáp ứng các quy định khác nhau trong các ngành công nghiệp. Dưới đây là một số loại bộ lọc EMI trong các ứng dụng dân dụng và công nghiệp.

• Thiết bị và máy giặt: Bộ lọc EMI của đồ gia dụng giúp ngăn nhiễu điện từ cho nhiều thiết bị gia dụng từ máy giặt đến máy chạy bộ. Các bộ lọc này đảm bảo thiết bị đáp ứng các quy định về khả năng tương thích điện từ và giúp bảo vệ chúng khỏi hư hỏng do EMI có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng.

• Một pha: Bộ lọc EMI một pha có hiệu quả đối với các thiết bị nhỏ hơn, chẳng hạn như thiết bị gia dụng và điện tử, cũng như các ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn như thiết bị phục vụ thực phẩm, nguồn điện và viễn thông. Bộ lọc EMI một pha cũng có thể tương thích với thiết bị thể dục và điều khiển động cơ.

• Quân sự: Bộ lọc EMI cho các ứng dụng quân sự đáp ứng cụ thể các quy định và tiêu chuẩn tuân thủ đối với EMC của các thiết bị quân sự. Các bộ lọc EMI đáng tin cậy này bảo vệ chống lại thiệt hại cho hệ thống liên lạc quân sự và hàng không vũ trụ để vận hành an toàn. Bộ lọc EMI được thiết kế để bảo vệ HEMP cũng có sẵn để bảo vệ chống lại các mối đe dọa EMI.

• Bộ lọc EMI cấp y tế: Bộ lọc EMI cấp y tế đáp ứng các yêu cầu hiện tại cho các ứng dụng y tế và bảo vệ thiết bị y tế nhạy cảm khỏi bị hư hỏng. Bộ lọc EMI cho phòng MRI được thiết kế có mục đích tạo ra một buồng thử nghiệm an toàn không có EMI từ ánh sáng, hệ thống liên lạc nội bộ và các nguồn tiếng ồn bên ngoài khác. Bộ lọc EMI hiệu quả và đáng tin cậy cho các ứng dụng y tế có thể bảo vệ tính mạng chống lại nhiễu điện từ.

‍