Filterski kondenzatori, induktori zajedničkog moda i magnetne perle su uobičajene figure u EMC projektnim krugovima, a također su tri moćna alata za eliminaciju elektromagnetskih smetnji.
Za ulogu ova tri u krugu, vjerujem da mnogi inženjeri ne razumiju, članak iz dizajna detaljno analizira princip eliminacije tri EMC najoštrije.
1.Filter kondenzator
Iako je rezonancija kondenzatora nepoželjna sa stanovišta filtriranja visokofrekventnog šuma, rezonancija kondenzatora nije uvijek štetna.
Kada se odredi frekvencija šuma koji treba filtrirati, kapacitet kondenzatora se može podesiti tako da rezonantna tačka padne samo na frekvenciju smetnji.
U praktičnom inženjerstvu, frekvencija elektromagnetne buke koju treba filtrirati često iznosi stotine MHz, ili čak više od 1 GHz. Za tako visokofrekventni elektromagnetni šum, potrebno je koristiti kondenzator kroz jezgro da bi se efikasno filtrirao.
Razlog zašto obični kondenzatori ne mogu efikasno filtrirati visokofrekventnu buku je iz dva razloga:
(1) Jedan od razloga je taj što induktivnost kondenzatorskog kabla uzrokuje rezonanciju kondenzatora, koja predstavlja veliku impedanciju visokofrekventnom signalu i slabi efekat bajpasa visokofrekventnog signala;
(2) Drugi razlog je taj parazitski kapacitet između žica koje spajaju visokofrekventni signal, smanjujući efekat filtriranja.
Razlog zašto kondenzator kroz jezgro može efikasno filtrirati visokofrekventnu buku je taj što kondenzator kroz jezgro ne samo da nema problem što induktivnost elektroda uzrokuje da je rezonantna frekvencija kondenzatora preniska.
Kondenzator se može direktno instalirati na metalnu ploču, koristeći metalnu ploču da igra ulogu visokofrekventne izolacije. Međutim, kada se koristi kondenzator kroz jezgro, problem na koji treba obratiti pažnju je problem instalacije.
Najveća slabost kondenzatora sa jezgrom je strah od visoke temperature i temperaturnog udara, što uzrokuje velike poteškoće pri zavarivanju kondenzatora kroz jezgro na metalnu ploču.
Mnogi kondenzatori su oštećeni tokom zavarivanja. Naročito kada je potrebno ugraditi veliki broj kondenzatora jezgre na ploču, sve dok postoji oštećenje, teško ga je popraviti, jer kada se oštećeni kondenzator ukloni, doći će do oštećenja drugih kondenzatora u blizini.
2. Common mod induktivnost
Budući da su problemi sa kojima se EMC susreće uglavnom smetnje uobičajenog moda, induktori zajedničkog moda su također jedna od naših često korištenih moćnih komponenti.
Induktor zajedničkog moda je uređaj za suzbijanje smetnji s feritom kao jezgrom, koji se sastoji od dva namotaja iste veličine i istog broja zavoja simetrično namotanih na istom magnetnom jezgru s feritnim prstenom kako bi se formirao uređaj s četiri terminala, koji ima veliki efekat potiskivanja induktivnosti za signal zajedničkog moda, i malu induktivnost curenja za signal diferencijalnog moda.
Princip je da kada struja zajedničkog moda teče, magnetni tok u magnetskom prstenu se superponira, tako da ima značajnu induktivnost, koja inhibira struju zajedničkog moda, a kada dva namota teku kroz struju diferencijalnog moda, magnetni tok u magnetnom prstenu se međusobno poništavaju, a induktivnost gotovo da i nema, tako da struja diferencijalnog moda može proći bez slabljenja.
Stoga induktor zajedničkog moda može efikasno potisnuti signal interferencije zajedničkog moda u balansiranoj liniji, ali nema utjecaja na normalan prijenos signala diferencijalnog moda.
Uobičajeni induktori bi trebali ispunjavati sljedeće zahtjeve kada se proizvode:
(1) Žice namotane na jezgru zavojnice treba izolirati kako bi se osiguralo da ne dođe do kratkog spoja između zavoja zavojnice pod djelovanjem trenutnog prenapona;
(2) Kada kalem teče kroz trenutnu veliku struju, magnetno jezgro ne bi trebalo biti zasićeno;
(3) Magnetsko jezgro u zavojnici treba biti izolirano od zavojnice kako bi se spriječio prekid između njih dvoje pod djelovanjem trenutnog prenapona;
(4) Zavojnica treba biti namotana u jednom sloju što je više moguće, kako bi se smanjio parazitski kapacitet zavojnice i poboljšala sposobnost zavojnice da prenosi prolazni prenapon.
U normalnim okolnostima, obraćajući pažnju na odabir frekvencijskog pojasa potrebnog za filtriranje, što je veća impedansa zajedničkog moda, to bolje, tako da moramo gledati na podatke uređaja kada biramo induktor zajedničkog moda, uglavnom prema krivulja frekvencije impedanse.
Osim toga, prilikom odabira obratite pažnju na utjecaj impedancije diferencijalnog moda na signal, uglavnom se fokusirajući na impedanciju diferencijalnog moda, posebno obraćajući pažnju na portove velike brzine.
3.Magnetna perla
U procesu dizajna EMC digitalnog kruga proizvoda, često koristimo magnetne perle, feritni materijal je legura željeza i magnezija ili legura željeza i nikla, ovaj materijal ima visoku magnetsku permeabilnost, on može biti induktor između namota zavojnice u slučaju visoke frekvencija i visoki otpor generirani kapacitet minimalne.
Feritni materijali se obično koriste na visokim frekvencijama, jer na niskim frekvencijama njihove glavne karakteristike induktivnosti čine gubitak na liniji vrlo malim. Na visokim frekvencijama, oni su uglavnom karakteristični omjeri reaktancije i mijenjaju se s frekvencijom. U praktičnim primjenama, feritni materijali se koriste kao visokofrekventni atenuatori za krugove radio frekvencija.
U stvari, ferit je bolje ekvivalentan paraleli otpora i induktivnosti, otpor je kratko spojen induktorom na niskoj frekvenciji, a impedancija induktora postaje prilično visoka na visokoj frekvenciji, tako da struja sva prolazi kroz otpor.
Ferit je uređaj koji troši energiju na kojoj se visokofrekventna energija pretvara u toplinsku energiju, što je određeno njegovim karakteristikama električnog otpora. Feritne magnetne perle imaju bolje karakteristike visokofrekventnog filtriranja od običnih induktora.
Ferit je otporan na visokim frekvencijama, što je ekvivalentno induktoru sa vrlo niskim faktorom kvaliteta, tako da može održavati visoku impedanciju u širokom frekventnom opsegu, čime se poboljšava efikasnost visokofrekventnog filtriranja.
U niskofrekventnom opsegu, impedancija se sastoji od induktivnosti. Na niskoj frekvenciji, R je vrlo mali, a magnetna permeabilnost jezgra je visoka, pa je induktivnost velika. L igra glavnu ulogu, a elektromagnetne smetnje se potiskuju refleksijom. I u ovom trenutku, gubitak magnetnog jezgra je mali, cijeli uređaj ima nizak gubitak, visoke Q karakteristike induktora, ovaj induktor lako izaziva rezonanciju, tako da u opsegu niske frekvencije ponekad može doći do pojačanih smetnji nakon upotrebe feritnih magnetnih perli.
U visokofrekventnom opsegu, impedancija se sastoji od komponenti otpora. Kako frekvencija raste, propusnost magnetskog jezgra se smanjuje, što rezultira smanjenjem induktivnosti induktora i smanjenjem komponente induktivne reaktanse.
Međutim, u ovom trenutku se povećava gubitak magnetnog jezgra, povećava se komponenta otpora, što rezultira povećanjem ukupne impedanse, a kada visokofrekventni signal prođe kroz ferit, elektromagnetne smetnje se apsorbiraju i pretvaraju u oblik odvođenja toplote.
Komponente za suzbijanje ferita se široko koriste u štampanim pločama, električnim vodovima i linijama podataka. Na primjer, element za suzbijanje ferita se dodaje na ulazni kraj kabla za napajanje štampane ploče kako bi se filtrirale smetnje visoke frekvencije.
Feritni magnetni prsten ili magnetna perla se posebno koristi za suzbijanje visokofrekventnih smetnji i vršnih smetnji na signalnim i energetskim vodovima, a također ima sposobnost da apsorbuje smetnje impulsa elektrostatičkog pražnjenja. Upotreba magnetnih perli ili induktora čipa uglavnom zavisi od praktične primene.
Čip induktori se koriste u rezonantnim kolima. Kada je potrebno eliminisati nepotrebnu EMI buku, upotreba magnetnih perli je najbolji izbor.
Primjena čip magnetnih perli i čip induktora
Čip induktori:Radio frekvencija (RF) i bežične komunikacije, oprema informacione tehnologije, detektori radara, automobilska elektronika, mobilni telefoni, pejdžeri, audio oprema, lični digitalni asistenti (PDA), sistemi bežičnog daljinskog upravljanja i niskonaponski moduli napajanja.
Magnetne perle za čip:Kola za generiranje sata, filtriranje između analognih i digitalnih kola, I/O ulaz/izlaz interni konektori (kao što su serijski portovi, paralelni portovi, tastature, miševi, telekomunikacije na daljinu, lokalne mreže), RF kola i logički uređaji podložni smetnje, filtriranje visokofrekventnih smetnji u strujnim krugovima, računarima, štampačima, video rekorderima (VCRS), suzbijanje EMI buke u televizijskim sistemima i mobilnim telefonima.
Jedinica magnetske perle je om, jer je jedinica magnetne perle nominalna u skladu sa impedancijom koju proizvodi na određenoj frekvenciji, a jedinica impedanse je također ohma.
LISTA sa podacima o magnetnim perlicama će općenito pružiti karakteristike frekvencije i impedanse krive, općenito 100MHz kao standard, na primjer, kada je frekvencija od 100MHz kada je impedansa magnetne perle ekvivalentna 1000 oma.
Za frekvencijski opseg koji želimo da filtriramo, moramo odabrati što je veća impedancija magnetne perle, to je bolje, obično biramo impedanciju od 600 oma ili više.
Osim toga, prilikom odabira magnetnih perli potrebno je obratiti pažnju na fluks magnetnih perli, koji općenito treba smanjiti za 80%, a pri korištenju u strujnim krugovima treba uzeti u obzir utjecaj istosmjerne impedanse na pad napona.
Vrijeme objave: Jul-24-2023
