Филтерски кондензатори, индуктори заједничког режима и магнетне перле су уобичајене фигуре у EMC дизајнерским колима, а такође су три моћна алата за елиминисање електромагнетних сметњи.
Што се тиче улоге ове тројице у колу, верујем да многи инжењери не разумеју, чланак из дизајна детаљно анализира принцип елиминисања три најоштрија ЕМС.
1. Филтерски кондензатор
Иако је резонанција кондензатора непожељна са становишта филтрирања високофреквентне буке, резонанција кондензатора није увек штетна.
Када се одреди фреквенција шума који треба филтрирати, капацитет кондензатора се може подесити тако да резонантна тачка падне управо на фреквенцију поремећаја.
У практичном инжењерству, фреквенција електромагнетне буке коју треба филтрирати често је висока и до стотина MHz, или чак и више од 1 GHz. За тако високофреквентну електромагнетну буку, неопходно је користити кондензатор кроз језгро да би се ефикасно филтрирала.
Разлог зашто обични кондензатори не могу ефикасно филтрирати високофреквентну буку је због два разлога:
(1) Један од разлога је тај што индуктивност кондензаторског кондензаторског кондензаторског кондензаторског кондензаторског кондензаторског кондензаторског кондензаторског кондензатора, што представља велику импедансу високофреквентном сигналу и слаби ефекат бајпаса високофреквентног сигнала;
(2) Још један разлог је што паразитска капацитивност између жица повезује високофреквентни сигнал, смањујући ефекат филтрирања.
Разлог зашто кондензатор кроз језгро може ефикасно филтрирати високофреквентну буку је тај што кондензатор кроз језгро не само да нема проблем да индуктивност жице узрокује да је резонантна фреквенција кондензатора прениска.
И кондензатор кроз језгро може се директно инсталирати на металну плочу, користећи металну плочу да игра улогу високофреквентне изолације. Међутим, када се користи кондензатор кроз језгро, проблем на који треба обратити пажњу је проблем инсталације.
Највећа слабост кондензатора кроз језгро је страх од високе температуре и температурног утицаја, што узрокује велике потешкоће приликом заваривања кондензатора кроз језгро на металну плочу.
Многи кондензатори се оштећују током заваривања. Посебно када је потребно инсталирати велики број језграстих кондензатора на панелу, све док постоји оштећење, тешко га је поправити, јер када се оштећени кондензатор уклони, то ће оштетити друге оближње кондензаторе.
2. Индуктивност заједничког режима
Пошто су проблеми са којима се EMC суочава углавном сметње уобичајеног режима, индуктори уобичајеног режима су такође једна од наших често коришћених моћних компоненти.
Индуктор заједничког режима је уређај за сузбијање сметњи заједничког режима са феритом као језгром, који се састоји од две завојнице исте величине и истог броја намотаја симетрично намотане на исто феритно прстенасто магнетно језгро, формирајући уређај са четири терминала, који има велики ефекат сузбијања индуктивности за сигнал заједничког режима и малу индуктивност цурења за сигнал диференцијалног режима.
Принцип је да када тече струја заједничког режима, магнетни флукс у магнетном прстену се међусобно преклапа, стварајући значајну индуктивност, што инхибира струју заједничког режима, а када два калема теку кроз струју диференцијалног режима, магнетни флукс у магнетном прстену се међусобно поништава и готово да нема индуктивности, тако да струја диференцијалног режима може проћи без слабљења.
Стога, индуктор заједничког режима може ефикасно сузбити сигнал сметњи заједничког режима у балансираној линији, али нема утицаја на нормалан пренос сигнала диференцијалног режима.
Индуктори заједничког режима треба да испуњавају следеће захтеве када се производе:
(1) Жице намотане на језгро калема треба да буду изоловане како би се осигурало да не дође до кратког споја између намотаја калема под дејством тренутног пренапона;
(2) Када завојница тече кроз тренутну велику струју, магнетно језгро не би требало да буде засићено;
(3) Магнетно језгро у калему треба да буде изоловано од калема како би се спречио квар између њих под дејством тренутног пренапона;
(4) Калем треба да буде намотан у једном слоју колико год је то могуће, како би се смањио паразитски капацитет калема и побољшала његова способност преноса пролазног пренапона.
У нормалним околностима, обраћајући пажњу на избор фреквентног опсега потребног за филтрирање, што је већа импеданса заједничког режима, то боље, тако да морамо погледати податке уређаја при избору индуктора заједничког режима, углавном према кривој фреквенције импедансе.
Поред тога, приликом избора, обратите пажњу на утицај импедансе диференцијалног режима на сигнал, углавном се фокусирајући на импедансу диференцијалног режима, посебно обраћајући пажњу на портове велике брзине.
3. Магнетна перла
У процесу EMC пројектовања дигиталних кола производа, често користимо магнетне перле. Феритни материјал је легура гвожђа и магнезијума или легура гвожђа и никла. Овај материјал има високу магнетну пермеабилност и може бити индуктор између намотаја калема у случају високе фреквенције и високог отпора, генеришући минималну капацитивност.
Феритни материјали се обично користе на високим фреквенцијама, јер на ниским фреквенцијама њихове главне карактеристике индуктивности чине губитке на линији веома малим. На високим фреквенцијама, то су углавном односи карактеристика реактансе и мењају се са фреквенцијом. У практичним применама, феритни материјали се користе као високофреквентни атенуатори за радиофреквентна кола.
У ствари, ферит је боље еквивалентан паралели отпора и индуктивности, отпор је кратко спојен индуктором на ниској фреквенцији, а импеданса индуктора постаје прилично висока на високој фреквенцији, тако да сва струја пролази кроз отпор.
Ферит је потрошач на коме се високофреквентна енергија претвара у топлотну енергију, што је одређено његовим карактеристикама електричног отпора. Феритне магнетне перле имају боље карактеристике филтрирања високих фреквенција од обичних индуктора.
Ферит је отпоран на високим фреквенцијама, еквивалентан индуктору са веома ниским фактором квалитета, тако да може да одржи високу импедансу у широком фреквентном опсегу, чиме се побољшава ефикасност филтрирања високих фреквенција.
У нискофреквентном опсегу, импеданса се састоји од индуктивности. На ниској фреквенцији, R је веома мали, а магнетна пермеабилност језгра је велика, тако да је индуктивност велика. L игра главну улогу, а електромагнетне сметње се потискују рефлексијом. У овом тренутку, губици магнетног језгра су мали, цео уређај има мале губитке, високе Q карактеристике индуктора, овај индуктор лако изазива резонанцу, тако да у нискофреквентном опсегу понекад може доћи до појачаних сметњи након употребе феритних магнетних перли.
У високофреквентном опсегу, импеданса се састоји од компоненти отпора. Како се фреквенција повећава, пермеабилност магнетног језгра се смањује, што резултира смањењем индуктивности индуктора и смањењем индуктивне реактансне компоненте.
Међутим, у овом тренутку се повећава губитак магнетног језгра, повећава се компонента отпора, што резултира повећањем укупне импедансе, а када високофреквентни сигнал пролази кроз ферит, електромагнетне сметње се апсорбују и претварају у облик дисипације топлоте.
Компоненте за супресију феритних сметњи се широко користе у штампаним плочама, далеководима и преносним линијама података. На пример, елемент за супресију феритних сметњи се додаје на улазни крај кабла за напајање штампане плоче како би се филтрирале високофреквентне сметње.
Феритни магнетни прстен или магнетна перла се посебно користи за сузбијање високофреквентних сметњи и вршних сметњи на сигналним водовима и далеководима, а такође има способност да апсорбује сметње импулса електростатичког пражњења. Употреба чип магнетних перли или чип индуктора углавном зависи од практичне примене.
Чип индуктори се користе у резонантним колима. Када је потребно елиминисати непотребну ЕМИ буку, употреба чип магнетних перли је најбољи избор.
Примена чип магнетних перли и чип индукторских калемова
Чип индуктори:Радио-фреквентне (РФ) и бежичне комуникације, опрема информационе технологије, детектори радара, аутомобилска електроника, мобилни телефони, пејџери, аудио опрема, персонални дигитални асистенти (ПДА), бежични системи даљинског управљања и модули за напајање ниског напона.
Магнетне перле са чиповима:Кола за генерисање такта, филтрирање између аналогних и дигиталних кола, унутрашњи I/O улазно/излазни конектори (као што су серијски портови, паралелни портови, тастатуре, мишеви, телекомуникације на велике удаљености, локалне мреже), РФ кола и логички уређаји подложни сметњама, филтрирање високофреквентних кондукционих сметњи у колима за напајање, рачунари, штампачи, видео рекордери (VCRS), супресија EMI шума у телевизијским системима и мобилним телефонима.
Јединица магнетне перле је ом, јер је јединица магнетне перле номинална у складу са импедансом коју производи на одређеној фреквенцији, а јединица импедансе је такође ом.
ТЕХНИЧКИ ЛИСТ магнетних перли ће генерално пружити карактеристике фреквенције и импедансе криве, генерално 100MHz као стандард, на пример, када је фреквенција од 100MHz када је импеданса магнетне перле еквивалентна 1000 ома.
За фреквентни опсег који желимо да филтрирамо, потребно је да изаберемо већу импедансу магнетне перле, то боље, обично бирамо импедансу од 600 ома или више.
Поред тога, при избору магнетних перли, потребно је обратити пажњу на флукс магнетних перли, који генерално треба смањити за 80%, а утицај једносмерне импедансе на пад напона треба узети у обзир када се користе у енергетским колима.
Време објаве: 24. јул 2023.
