Филтърните кондензатори, индуктивностите с общ режим и магнитните перли са често срещани фигури в схемите за електромагнитна съвместимост и са също така три мощни инструмента за елиминиране на електромагнитните смущения.
За ролята на тези три елемента във веригата, според мен много инженери не разбират, статията от дизайна на подробен анализ на принципа на елиминиране на трите най-остри EMC.
1. Филтърен кондензатор
Въпреки че резонансът на кондензатора е нежелан от гледна точка на филтрирането на високочестотен шум, той не винаги е вреден.
Когато се определи честотата на шума, който ще се филтрира, капацитетът на кондензатора може да се регулира така, че резонансната точка да попадне точно върху честотата на смущението.
В практическото инженерство честотата на електромагнитния шум, който трябва да се филтрира, често е стотици MHz или дори повече от 1 GHz. За такъв високочестотен електромагнитен шум е необходимо да се използва кондензатор, преминаващ през сърцевината, за да се филтрира ефективно.
Причината, поради която обикновените кондензатори не могат ефективно да филтрират високочестотен шум, е поради две причини:
(1) Една от причините е, че индуктивността на кондензаторния кондензаторен кондензаторен резонанс, който представлява голям импеданс на високочестотния сигнал и отслабва байпасния ефект на високочестотния сигнал;
(2) Друга причина е, че паразитният капацитет между проводниците, свързващи високочестотния сигнал, намалява ефекта на филтриране.
Причината, поради която кондензаторът с вътрешно ядро може ефективно да филтрира високочестотен шум, е, че той не само няма проблема с твърде ниската резонансна честота на кондензатора, причинена от индуктивността на проводниците.
И кондензаторът с вътрешно ядро може да се монтира директно върху металния панел, като металният панел играе ролята на високочестотна изолация. При използване на кондензатор с вътрешно ядро обаче, проблемът, на който трябва да се обърне внимание, е монтажът.
Най-голямата слабост на кондензатора с вътреядрено закрепване е страхът от висока температура и температурно въздействие, което причинява големи трудности при заваряването му към металния панел.
Много кондензатори се повреждат по време на заваряване. Особено когато е необходимо да се монтират голям брой кондензатори с ядро на панела, стига да има повреда, тя да бъде трудна за ремонт, защото когато повреденият кондензатор бъде отстранен, това ще повреди други близки кондензатори.
2. Индуктивност на общ режим
Тъй като проблемите, с които се сблъсква EMC, са предимно смущения в синфазен режим, индуктивните бобини със синфазен режим също са едни от често използваните мощни компоненти.
Индукторът на синфазен сигнал е устройство за потискане на смущенията в синфазен сигнал с феритна сърцевина. Състои се от две намотки с еднакъв размер и еднакъв брой навивки, симетрично навити върху една и съща феритна пръстеновидна магнитна сърцевина, за да образуват устройство с четири извода. Това устройство има голям ефект на потискане на индуктивността за синфазния сигнал и малка индуктивност на разсейване за диференциалния сигнал.
Принципът е, че когато протича синфазен ток, магнитните потоки в магнитния пръстен се наслагват взаимно, като по този начин се получава значителна индуктивност, която инхибира синфазния ток. Когато двете намотки протичат през диференциалния ток, магнитният поток в магнитния пръстен се неутрализира взаимно и почти няма индуктивност, така че диференциалният ток може да преминава без затихване.
Следователно, индукторът на синфазен режим може ефективно да потисне сигнала за смущения в синфазен режим в балансираната линия, но няма ефект върху нормалното предаване на сигнала на диференциален режим.
Синфазните индуктори трябва да отговарят на следните изисквания, когато се произвеждат:
(1) Проводниците, навити върху сърцевината на бобината, трябва да бъдат изолирани, за да се гарантира, че няма да има късо съединение между навивките на бобината под действието на моментално пренапрежение;
(2) Когато през бобината протича моментно голям ток, магнитното ядро не трябва да е наситено;
(3) Магнитопроводът в бобината трябва да бъде изолиран от самата бобина, за да се предотврати пробив между двете под действието на мигновено пренапрежение;
(4) Намотката трябва да бъде навита в един слой, доколкото е възможно, за да се намали паразитният капацитет на намотката и да се подобри способността ѝ да предава преходно пренапрежение.
При нормални обстоятелства, като се обръща внимание на избора на честотната лента, необходима за филтриране, колкото по-голям е импедансът в синфазен режим, толкова по-добре, така че трябва да разгледаме данните на устройството, когато избираме индуктор в синфазен режим, главно според честотната крива на импеданса.
Освен това, при избора, обърнете внимание на влиянието на диференциалния импеданс на режима върху сигнала, като се фокусирате главно върху диференциалния импеданс на режима, като особено се обръща внимание на високоскоростните портове.
3. Магнитна мъниста
В процеса на проектиране на цифрови схеми за електромагнитна съвместимост на продукта често използваме магнитни перли. Феритният материал е желязо-магнезиева или желязо-никелова сплав. Този материал има висока магнитна пропускливост и може да служи като индуктор между намотките на бобината при висока честота и генериране на минимален капацитет с високо съпротивление.
Феритните материали обикновено се използват при високи честоти, защото при ниски честоти основните им индуктивни характеристики правят загубите по линията много малки. При високи честоти те са главно съотношения на реактивните характеристики и се променят с честотата. В практически приложения феритните материали се използват като високочестотни атенюатори за радиочестотни вериги.
Всъщност, феритът е по-еквивалентен на паралела на съпротивлението и индуктивността, като съпротивлението се късо съединение от индуктора при ниска честота, а импедансът на индуктора става доста висок при висока честота, така че целият ток преминава през съпротивлението.
Феритът е консумиращо устройство, в което високочестотната енергия се преобразува в топлинна енергия, което се определя от характеристиките на електрическото му съпротивление. Феритните магнитни перли имат по-добри характеристики на филтриране на високи честоти от обикновените индуктори.
Феритът е резистивен при високи честоти, еквивалентен на индуктор с много нисък качествен фактор, така че може да поддържа висок импеданс в широк честотен диапазон, като по този начин подобрява ефективността на филтрирането на високите честоти.
В нискочестотния диапазон импедансът се състои от индуктивност. При ниска честота R е много малък, а магнитната проницаемост на сърцевината е висока, така че индуктивността е голяма. L играе основна роля и електромагнитните смущения се потискат чрез отражение. В този случай загубите в магнитното ядро са малки, цялото устройство е с ниски загуби и високи Q характеристики на индуктора, което улеснява резонанса. Така че в нискочестотния диапазон понякога може да има повишени смущения след използване на феритни магнитни перли.
Във високочестотния диапазон импедансът е съставен от компоненти на съпротивлението. С увеличаване на честотата проницаемостта на магнитното ядро намалява, което води до намаляване на индуктивността на индуктора и намаляване на индуктивния компонент.
Въпреки това, по това време загубата на магнитното ядро се увеличава, компонентът на съпротивлението се увеличава, което води до увеличаване на общия импеданс, и когато високочестотният сигнал преминава през ферита, електромагнитните смущения се абсорбират и се преобразуват под формата на разсейване на топлина.
Феритните потискащи компоненти се използват широко в печатни платки, електропроводи и линии за данни. Например, феритен потискащ елемент се добавя към входния край на захранващия кабел на печатната платка, за да филтрира високочестотните смущения.
Феритният магнитен пръстен или магнитна топка се използва специално за потискане на високочестотни смущения и пикови смущения по сигнални линии и електропроводи, а също така има способността да абсорбира смущения от импулси на електростатичен разряд. Използването на чип магнитни топчета или чип индуктори зависи главно от практическото приложение.
Чип индуктивните бобини се използват в резонансни вериги. Когато е необходимо да се елиминира ненужен електромагнитен шум, използването на чип магнитни перли е най-добрият избор.
Приложение на чип магнитни перли и чип индуктори
Чип индуктори:Радиочестотни (RF) и безжични комуникации, информационно-технологично оборудване, радарни детектори, автомобилна електроника, мобилни телефони, пейджъри, аудио оборудване, персонални цифрови асистенти (PDA), безжични системи за дистанционно управление и нисковолтови захранващи модули.
Магнитни мъниста с чип:Схеми за генериране на тактов сигнал, филтриране между аналогови и цифрови схеми, вътрешни входно/изходни конектори (като серийни портове, паралелни портове, клавиатури, мишки, далекосъобщения, локални мрежи), радиочестотни схеми и логически устройства, чувствителни към смущения, филтриране на високочестотни кондукционни смущения в захранващи вериги, компютри, принтери, видеорекордери (VCRS), потискане на електромагнитни смущения в телевизионни системи и мобилни телефони.
Единицата на магнитната топка е омове, защото единицата на магнитната топка е номинална в съответствие с импеданса, който тя произвежда при определена честота, а единицата за импеданс също е омове.
ИНФОРМАЦИОННИЯТ ЛИСТ за магнитни мъниста обикновено предоставя честотните и импедансните характеристики на кривата, обикновено 100MHz като стандарт, например, когато честотата от 100MHz е еквивалентна на 1000 ома, импедансът на магнитните мъниста е еквивалентен на 1000 ома.
За честотната лента, която искаме да филтрираме, трябва да изберем по-голям импеданс на магнитната топка, толкова по-добре, обикновено избираме импеданс 600 ома или повече.
Освен това, при избора на магнитни перли е необходимо да се обърне внимание на потока на магнитните перли, който обикновено трябва да бъде намален с 80%, а влиянието на DC импеданса върху пада на напрежението трябва да се вземе предвид, когато се използват в силови вериги.
Време на публикуване: 24 юли 2023 г.
