Filterski kondenzatori, induktiviteti zajedničkog moda i magnetske kuglice su uobičajene figure u EMC dizajnu kola, a ujedno su i tri moćna alata za eliminaciju elektromagnetnih smetnji.
Što se tiče uloge ove tri komponente u kolu, vjerujem da mnogi inženjeri ne razumiju, članak iz dizajna detaljno analizira princip eliminacije tri najoštrija EMC elementa.
1. Filterski kondenzator
Iako je rezonanca kondenzatora nepoželjna sa stanovišta filtriranja visokofrekventne buke, rezonanca kondenzatora nije uvijek štetna.
Kada se odredi frekvencija šuma koji treba filtrirati, kapacitet kondenzatora se može podesiti tako da rezonantna tačka padne upravo na frekvenciju poremećaja.
U praktičnom inženjerstvu, frekvencija elektromagnetne buke koju treba filtrirati često je visoka i do stotina MHz, ili čak i veća od 1 GHz. Za tako visokofrekventnu elektromagnetnu buku, potrebno je koristiti kondenzator kroz jezgro kako bi se efikasno filtrirala.
Razlog zašto obični kondenzatori ne mogu efikasno filtrirati visokofrekventni šum su dva:
(1) Jedan od razloga je taj što induktivnost kondenzatorskog voda uzrokuje rezonancu kondenzatora, što predstavlja veliku impedansu za visokofrekventni signal i slabi efekat premošćavanja visokofrekventnog signala;
(2) Drugi razlog je parazitski kapacitet između žica koje spajaju visokofrekventni signal, smanjujući efekat filtriranja.
Razlog zašto kondenzator kroz jezgro može efikasno filtrirati visokofrekventni šum je taj što kondenzator kroz jezgro ne samo da nema problem da induktivnost vodova uzrokuje prenisku rezonantnu frekvenciju kondenzatora.
I kondenzator kroz jezgro se može direktno instalirati na metalnu ploču, koristeći metalnu ploču da igra ulogu visokofrekventne izolacije. Međutim, prilikom korištenja kondenzatora kroz jezgro, problem na koji treba obratiti pažnju je problem instalacije.
Najveća slabost kondenzatora s jezgrom je strah od visoke temperature i temperaturnih utjecaja, što uzrokuje velike poteškoće prilikom zavarivanja kondenzatora na metalnu ploču.
Mnogi kondenzatori se oštete tokom zavarivanja. Posebno kada je potrebno instalirati 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. Induktivnost zajedničkog moda
Budući da se problemi s kojima se EMC suočava uglavnom odnose na interferenciju uobičajenog načina rada, induktiviteti uobičajenog načina rada također su jedna od naših često korištenih snažnih komponenti.
Induktor uobičajenog moda je uređaj za suzbijanje smetnji uobičajenog moda s feritnom jezgrom, koji se sastoji od dvije zavojnice iste veličine i istog broja namotaja simetrično namotane na istu feritnu prstenastu magnetsku jezgru kako bi se formirao uređaj s četiri terminala, koji ima veliki učinak suzbijanja induktivnosti za signal uobičajenog moda i malu induktivnost curenja za signal diferencijalnog moda.
Princip je da kada teče struja uobičajenog moda, magnetski fluks u magnetskom prstenu se superponira, stvarajući značajnu induktivnost koja inhibira struju uobičajenog moda, a kada dva kalema teku kroz struju diferencijalnog moda, magnetski fluks u magnetskom prstenu se međusobno poništava i gotovo da nema induktivnosti, tako da struja diferencijalnog moda može proći bez slabljenja.
Stoga, induktor uobičajenog moda može efikasno suzbiti signal interferencije uobičajenog moda u balansiranoj liniji, ali nema utjecaja na normalan prijenos signala diferencijalnog moda.
Induktivne zavojnice sa zajedničkim naponom 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 namotaja zavojnice pod djelovanjem trenutnog prenapona;
(2) Kada kroz zavojnicu teče trenutna velika struja, magnetsko jezgro ne smije biti zasićeno;
(3) Magnetna 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 smanjila parazitska kapacitivnost zavojnice i poboljšala sposobnost zavojnice da prenosi prolazni prenapon.
U normalnim okolnostima, obraćajući pažnju na odabir frekvencijskog opsega potrebnog za filtriranje, što je veća impedancija zajedničkog moda, to bolje, tako da moramo pogledati podatke o uređaju pri odabiru induktora zajedničkog moda, uglavnom prema krivulji frekvencije impedancije.
Osim toga, prilikom odabira obratite pažnju na utjecaj diferencijalne impedancije moda na signal, prvenstveno se fokusirajući na diferencijalnu impedanciju moda, posebno obraćajući pažnju na portove velike brzine.
3. Magnetna perla
U procesu EMC dizajna digitalnih kola 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 namotaja 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 radiofrekventna kola.
U stvari, 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 toplotnu energiju, što je određeno njegovim karakteristikama električnog otpora. Feritne magnetne kuglice imaju bolje karakteristike filtriranja visokih frekvencija od običnih induktora.
Ferit je otporan na visokim frekvencijama, ekvivalentan induktoru sa vrlo niskim faktorom kvaliteta, tako da može održavati visoku impedansu u širokom frekventnom opsegu, čime se poboljšava efikasnost filtriranja visokih frekvencija.
U niskofrekventnom opsegu, impedancija se sastoji od induktivnosti. Na niskim frekvencijama, R je vrlo mali, a magnetska permeabilnost jezgra je visoka, tako da je induktivnost velika. 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, tako da u niskofrekventnom opsegu ponekad može doći do pojačanih smetnji nakon upotrebe feritnih magnetskih kuglica.
U visokofrekventnom opsegu, impedancija se sastoji od komponenti otpora. Kako se frekvencija povećava, permeabilnost magnetskog jezgra se smanjuje, što rezultira smanjenjem induktivnosti induktora i smanjenjem komponente induktivne reaktancije.
Međutim, u ovom trenutku se povećava gubitak magnetske jezgre, povećava se komponenta otpora, što rezultira povećanjem ukupne impedanse, a kada visokofrekventni signal prođe kroz ferit, elektromagnetske smetnje se apsorbiraju i pretvaraju u oblik odvođenja topline.
Komponente za suzbijanje feritnih smetnji se široko koriste u štampanim pločama, dalekovodima i podatkovnim linijama. Na primjer, element za suzbijanje feritnih smetnji dodaje se na ulazni kraj kabela za napajanje štampane ploče kako bi se filtrirale visokofrekventne smetnje.
Feritni magnetni prsten ili magnetna perla se posebno koristi za suzbijanje visokofrekventnih smetnji i vršnih smetnji na signalnim i dalekovodnim linijama, a također ima sposobnost apsorpcije smetnji impulsa elektrostatičkog pražnjenja. Upotreba čip magnetnih perli ili čip induktora uglavnom zavisi od praktične primjene.
Čip induktori se koriste u rezonantnim kolima. Kada je potrebno eliminisati nepotrebnu EMI buku, upotreba čip magnetnih perli je najbolji izbor.
Primjena čip magnetskih perli i čip induktora
Čip induktori:Radiofrekventne (RF) i bežične komunikacije, oprema informacionih tehnologija, detektori radara, automobilska elektronika, mobilni telefoni, pejdžeri, audio oprema, lični digitalni asistenti (PDA), bežični sistemi za daljinsko upravljanje i moduli za napajanje niskog napona.
Magnetne perle u obliku čipa:Kola za generiranje takta, filtriranje između analognih i digitalnih kola, unutrašnji I/O ulazno/izlazni konektori (kao što su serijski portovi, paralelni portovi, tastature, miševi, telekomunikacije na velike udaljenosti, lokalne mreže), RF kola i logički uređaji osjetljivi na smetnje, filtriranje visokofrekventnih kondukcionih smetnji u kolima napajanja, računari, štampači, video rekorderi (VCRS), supresija EMI šuma u televizijskim sistemima i mobilnim telefonima.
Jedinica magnetske perle je om, jer je jedinica magnetske perle nominalna u skladu s impedansom koju proizvodi na određenoj frekvenciji, a jedinica impedancije je također om.
TEHNIČKI LIST magnetskih perli će uglavnom pružiti karakteristike frekvencije i impedancije krivulje, uglavnom 100MHz kao standard, na primjer, kada je frekvencija od 100MHz kada je impedancija magnetske perle ekvivalentna 1000 oma.
Za frekventni opseg koji želimo filtrirati, potrebno je odabrati veću impedanciju magnetske kuglice, to bolje, obično biramo impedanciju od 600 oma ili više.
Osim toga, pri odabiru magnetskih kuglica potrebno je obratiti pažnju na fluks magnetskih kuglica, koji se općenito mora smanjiti za 80%, a utjecaj istosmjerne impedancije na pad napona treba uzeti u obzir kada se koriste u energetskim krugovima.
Vrijeme objave: 24. jula 2023.
