Filterski kondenzatori, induktiviteti zajedničkog načina rada i magnetske kuglice uobičajene su figure u EMC dizajnu krugova, a ujedno su i tri moćna alata za uklanjanje elektromagnetskih smetnji.
Što se tiče uloge ove trojice u krugu, vjerujem da mnogi inženjeri ne razumiju, članak iz dizajna detaljno analizira princip eliminacije tri najoštrija EMC-a.
1. Filterski kondenzator
Iako je rezonancija kondenzatora nepoželjna s gledišta filtriranja visokofrekventne buke, rezonancija kondenzatora nije uvijek štetna.
Kada se odredi frekvencija šuma koji treba filtrirati, kapacitet kondenzatora može se podesiti tako da rezonantna točka padne upravo na frekvenciju smetnji.
U praktičnom inženjerstvu, frekvencija elektromagnetske buke koju treba filtrirati često je visoka i do stotina MHz, ili čak i više od 1 GHz. Za tako visokofrekventnu elektromagnetsku buku potrebno je koristiti kondenzator kroz jezgru kako bi se učinkovito filtrirala.
Razlog zašto obični kondenzatori ne mogu učinkovito filtrirati visokofrekventni šum su dva:
(1) Jedan od razloga je taj što induktivitet kondenzatorskog voda uzrokuje rezonancu kondenzatora, što predstavlja veliku impedanciju visokofrekventnom signalu i slabi efekt premosnice visokofrekventnog signala;
(2) Drugi razlog je parazitski kapacitet između žica koje spajaju visokofrekventni signal, smanjujući učinak filtriranja.
Razlog zašto kondenzator kroz jezgru može učinkovito filtrirati visokofrekventni šum je taj što kondenzator kroz jezgru ne samo da nema problem da induktivitet izvoda uzrokuje prenisku rezonantnu frekvenciju kondenzatora.
I kondenzator s prolaznom jezgrom može se izravno instalirati na metalnu ploču, koristeći metalnu ploču za igranje uloge visokofrekventne izolacije. Međutim, pri korištenju kondenzatora s prolaznom jezgrom, problem na koji treba obratiti pozornost je problem instalacije.
Najveća slabost kondenzatora s prolaznom jezgrom je strah od visoke temperature i temperaturnih utjecaja, što uzrokuje velike poteškoće prilikom zavarivanja kondenzatora s prolaznom jezgrom na metalnu ploču.
Mnogi kondenzatori se oštećuju tijekom zavarivanja. Pogotovo kada je potrebno ugraditi veliki broj jezgrenih kondenzatora na ploču, sve dok postoji oštećenje, teško ga je popraviti, jer kada se oštećeni kondenzator ukloni, to će uzrokovati oštećenje drugih obližnjih kondenzatora.
2. Induktivitet zajedničkog načina rada
Budući da se problemi s kojima se EMC suočava uglavnom odnose na smetnje uobičajenog načina rada, induktiviteti uobičajenog načina rada također su jedna od naših često korištenih snažnih komponenti.
Induktor uobičajenog načina rada je uređaj za suzbijanje smetnji uobičajenog načina rada s feritnom jezgrom, koji se sastoji od dvije zavojnice iste veličine i istog broja zavoja simetrično namotane na istu feritnu prstenastu magnetsku jezgru kako bi se formirao uređaj s četiri terminala, koji ima veliki učinak suzbijanja induktiviteta za signal uobičajenog načina rada i mali induktivitet curenja za signal diferencijalnog načina rada.
Princip je da kada teče struja uobičajenog načina rada, magnetski tok u magnetskom prstenu se superponira, stvarajući znatnu induktivnost koja inhibira struju uobičajenog načina rada, a kada dvije zavojnice teku kroz struju diferencijalnog načina rada, magnetski tok u magnetskom prstenu se međusobno poništava i gotovo da nema induktivnosti, tako da struja diferencijalnog načina rada može proći bez slabljenja.
Stoga, induktor zajedničkog načina rada može učinkovito suzbiti signal smetnji zajedničkog načina rada u uravnoteženoj liniji, ali nema utjecaja na normalan prijenos signala diferencijalnog načina rada.
Induktivne zavojnice s uobičajenim načinom rada trebaju ispunjavati sljedeće zahtjeve prilikom proizvodnje:
(1) Žice namotane na jezgru zavojnice trebaju biti izolirane kako bi se osiguralo da ne dođe do kratkog spoja između zavoja zavojnice pod djelovanjem trenutnog prenapona;
(2) Kada kroz zavojnicu teče trenutna velika struja, magnetska jezgra ne smije biti zasićena;
(3) Magnetska jezgra u zavojnici treba biti izolirana od zavojnice kako bi se spriječio proboj između njih pod djelovanjem trenutnog prenapona;
(4) Zavojnica treba biti namotana u jednom sloju koliko god je to moguće, kako bi se smanjio parazitski kapacitet zavojnice i povećala sposobnost zavojnice da prenosi prolazni prenapon.
U normalnim okolnostima, uz pažnju na odabir frekvencijskog pojasa potrebnog za filtriranje, što je veća impedancija zajedničkog načina rada, to bolje, stoga moramo pogledati podatke o uređaju pri odabiru induktora zajedničkog načina rada, uglavnom prema krivulji frekvencije impedancije.
Osim toga, pri odabiru obratite pozornost na utjecaj impedancije diferencijalnog moda na signal, prvenstveno se usredotočujući na impedanciju diferencijalnog moda, posebno obraćajući pozornost na brze portove.
3. Magnetska perla
U procesu EMC dizajna digitalnih sklopova proizvoda često koristimo magnetske kuglice. Feritni materijal je legura željeza i magnezija ili legura željeza i nikla. Ovaj materijal ima visoku magnetsku permeabilnost i može biti induktor između namota zavojnice u slučaju visoke frekvencije i visokog otpora generiranog minimalnog kapaciteta.
Feritni materijali se obično koriste na visokim frekvencijama, jer na niskim frekvencijama njihove glavne karakteristike induktivnosti čine gubitke na liniji vrlo malim. Na visokim frekvencijama, to su uglavnom omjeri karakteristika reaktancije i mijenjaju se s frekvencijom. U praktičnim primjenama, feritni materijali se koriste kao visokofrekventni atenuatori za radiofrekventne krugove.
Zapravo, ferit je bolji ekvivalent paralelnom spoju otpora i induktiviteta, otpor je kratko spojen induktorom na niskoj frekvenciji, a impedancija induktora postaje prilično visoka na visokoj frekvenciji, tako da sva struja prolazi kroz otpor.
Ferit je potrošač na kojem se visokofrekventna energija pretvara u toplinsku energiju, što je određeno njegovim karakteristikama električnog otpora. Feritne magnetske kuglice imaju bolje karakteristike filtriranja visokih frekvencija od običnih induktora.
Ferit je otporan na visokim frekvencijama, ekvivalentan induktoru s vrlo niskim faktorom kvalitete, tako da može održavati visoku impedanciju u širokom frekvencijskom rasponu, čime se poboljšava učinkovitost filtriranja visokih frekvencija.
U niskofrekventnom pojasu, impedancija se sastoji od induktiviteta. Na niskim frekvencijama, R je vrlo mali, a magnetska permeabilnost jezgre je visoka, pa je induktivitet velik. L igra glavnu ulogu, a elektromagnetske smetnje se potiskuju refleksijom. U ovom trenutku, gubici magnetske jezgre su mali, cijeli uređaj ima niske gubitke i visoke Q karakteristike induktora, što lako uzrokuje rezonancu, pa u niskofrekventnom pojasu ponekad može doći do pojačanih smetnji nakon upotrebe feritnih magnetskih kuglica.
U visokofrekventnom pojasu, impedancija se sastoji od komponenti otpora. S porastom frekvencije, permeabilnost magnetske jezgre se smanjuje, što rezultira smanjenjem induktiviteta induktora i smanjenjem komponente induktivne reaktancije.
Međutim, u ovom trenutku se povećava gubitak magnetske jezgre, povećava se komponenta otpora, što rezultira povećanjem ukupne impedancije, a kada visokofrekventni signal prolazi kroz ferit, elektromagnetske smetnje se apsorbiraju i pretvaraju u oblik odvođenja topline.
Komponente za suzbijanje feritnih smetnji široko se koriste u tiskanim pločama, dalekovodima i podatkovnim vodovima. Na primjer, element za suzbijanje feritnih smetnji dodaje se na ulazni kraj kabela za napajanje tiskane ploče kako bi se filtrirale visokofrekventne smetnje.
Feritni magnetski prsten ili magnetska kuglica posebno se koristi za suzbijanje visokofrekventnih smetnji i vršnih smetnji na signalnim i dalekovodnim vodovima, a također ima sposobnost apsorpcije smetnji impulsa elektrostatičkog pražnjenja. Upotreba čip magnetskih kuglica ili čip induktora uglavnom ovisi o praktičnoj primjeni.
Čip induktori se koriste u rezonantnim krugovima. Kada je potrebno ukloniti nepotrebnu EMI buku, korištenje čip magnetskih kuglica je najbolji izbor.
Primjena čip magnetskih kuglica i čip induktora
Čip induktori:Radiofrekvencijske (RF) i bežične komunikacije, oprema informacijske tehnologije, detektori radara, automobilska elektronika, mobiteli, pageri, audio oprema, osobni digitalni asistenti (PDA), bežični sustavi daljinskog upravljanja i moduli niskonaponskog napajanja.
Magnetne perle s čipom:Sklopovi za generiranje takta, filtriranje između analognih i digitalnih sklopova, unutarnji I/O ulazno/izlazni konektori (kao što su serijski portovi, paralelni portovi, tipkovnice, miševi, telekomunikacije na velike udaljenosti, lokalne mreže), RF sklopovi i logički uređaji osjetljivi na smetnje, filtriranje visokofrekventnih vodljivih smetnji u strujnim krugovima napajanja, računala, pisači, videorekorderi (VCRS), supresija EMI šuma u televizijskim sustavima i mobilnim telefonima.
Jedinica magnetske kuglice je om, jer je jedinica magnetske kuglice nominalna u skladu s impedancijom koju proizvodi na određenoj frekvenciji, a jedinica impedancije je također om.
TEHNIČKI LIST magnetske kuglice općenito će pružiti frekvencijske i impedancijske karakteristike krivulje, općenito 100MHz kao standard, na primjer, kada je frekvencija od 100MHz kada je impedancija magnetske kuglice ekvivalentna 1000 oma.
Za frekvencijski pojas koji želimo filtrirati, moramo odabrati veću impedanciju magnetske kuglice, to bolje, obično biramo impedanciju od 600 oma ili više.
Osim toga, pri odabiru magnetskih kuglica potrebno je obratiti pozornost na fluks magnetskih kuglica, koji općenito treba smanjiti za 80%, a utjecaj istosmjerne impedancije na pad napona treba uzeti u obzir prilikom korištenja u energetskim krugovima.
Vrijeme objave: 24. srpnja 2023.
