Филтърните кондензатори, синфазните индуктори и магнитните перли са обичайни фигури в схемите за проектиране на ЕМС и също така са три мощни инструмента за елиминиране на електромагнитни смущения.
За ролята на тези три във веригата, вярвам, че има много инженери, които не разбират, статията от дизайна на подробен анализ на принципа за премахване на трите EMC най-острите.
1.Филтърен кондензатор
Въпреки че резонансът на кондензатора е нежелан от гледна точка на филтриране на високочестотен шум, резонансът на кондензатора не винаги е вреден.
Когато се определи честотата на шума, който трябва да се филтрира, капацитетът на кондензатора може да се регулира така, че резонансната точка да попада точно върху честотата на смущението.
В практическото инженерство честотата на електромагнитния шум, който трябва да се филтрира, често достига стотици MHz или дори повече от 1 GHz.За такъв високочестотен електромагнитен шум е необходимо да се използва кондензатор през ядрото за ефективно филтриране.
Причината, поради която обикновените кондензатори не могат ефективно да филтрират високочестотния шум, е поради две причини:
(1) Една от причините е, че индуктивността на проводника на кондензатора причинява резонанс на кондензатора, 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 през ядрото може ефективно да филтрира високочестотния шум, е, че кондензаторът през ядрото не само няма проблема, че водещата индуктивност причинява резонансната честота на кондензатора да е твърде ниска.
И кондензаторът през ядрото може да бъде директно инсталиран върху металния панел, като металният панел играе ролята на високочестотна изолация.Въпреки това, когато се използва кондензатор през ядрото, проблемът, на който трябва да се обърне внимание, е проблемът с инсталирането.
Най-голямата слабост на проходния кондензатор е страхът от висока температура и температурно въздействие, което причинява големи трудности при заваряването на проходния кондензатор към металния панел.
Много кондензатори се повреждат по време на заваряване.Особено когато трябва да се монтират голям брой основни кондензатори на панела, стига да има повреда, тя е трудна за ремонт, защото когато повреденият кондензатор бъде отстранен, това ще причини повреда на други близки кондензатори.
2. Индуктивност в общ режим
Тъй като проблемите, пред които е изправена EMC, са предимно смущения в общ режим, индукторите в общ режим също са един от нашите често използвани мощни компоненти.
Индукторът с общ режим е устройство за потискане на смущения в общ режим с ферит като сърцевина, което се състои от две намотки с еднакъв размер и еднакъв брой навивки, симетрично навити върху една и съща магнитна сърцевина с феритни пръстени, за да образуват устройство с четири извода, което има голям ефект на потискане на индуктивността за сигнала в общ режим и малка индуктивност на утечка за сигнала в диференциален режим.
Принципът е, че когато протича общ режим на ток, магнитният поток в магнитния пръстен се наслагва един върху друг, като по този начин има значителна индуктивност, която възпрепятства общия режим на ток, и когато двете бобини протичат през диференциалния режим на ток, магнитният поток в магнитния пръстен взаимно се отменят и почти няма индуктивност, така че токът на диференциалния режим може да премине без затихване.
Следователно индукторът за общ режим може ефективно да потисне сигнала за смущения в общ режим в балансираната линия, но няма ефект върху нормалното предаване на сигнала за диференциален режим.
Индукторите с общ режим трябва да отговарят на следните изисквания, когато са произведени:
(1) Проводниците, навити върху сърцевината на бобината, трябва да бъдат изолирани, за да се гарантира, че няма прекъсване на късо съединение между навивките на бобината под действието на мигновено пренапрежение;
(2) Когато намотката протича през моментния голям ток, магнитната сърцевина не трябва да бъде наситена;
(3) Магнитната сърцевина в бобината трябва да бъде изолирана от бобината, за да се предотврати повреда между двете под действието на моментно пренапрежение;
(4) Намотката трябва да бъде навита в един слой, доколкото е възможно, така че да се намали паразитният капацитет на намотката и да се подобри способността на намотката да предава преходно пренапрежение.
При нормални обстоятелства, докато обръщаме внимание на избора на честотната лента, необходима за филтриране, колкото по-голям е импедансът на общия режим, толкова по-добре, така че трябва да разгледаме данните на устройството, когато избираме индуктора за общ режим, главно според честотна крива на импеданса.
Освен това, когато избирате, обърнете внимание на въздействието на импеданса на диференциалния режим върху сигнала, като се съсредоточите основно върху импеданса на диференциалния режим, особено като обърнете внимание на високоскоростните портове.
3.Магнитно мънисто
В процеса на проектиране на електромагнитната съвместимост на цифровата верига на продукта често използваме магнитни перли, феритният материал е желязо-магнезиева сплав или желязо-никелова сплав, този материал има висока магнитна пропускливост, той може да бъде индукторът между намотката на бобината в случай на високо честота и високо съпротивление, генериран минимум.
Феритните материали обикновено се използват при високи честоти, тъй като при ниски честоти техните основни характеристики на индуктивност правят загубата по линията много малка.При високи честоти те са главно характеристични съотношения на реактивно съпротивление и се променят с честотата.В практически приложения феритните материали се използват като високочестотни атенюатори за радиочестотни вериги.
Всъщност феритът е по-добър еквивалент на паралела на съпротивление и индуктивност, съпротивлението се свързва накъсо 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, на което високочестотната енергия се преобразува в топлинна енергия, което се определя от неговите характеристики на електрическо съпротивление.Феритните магнитни перли имат по-добри високочестотни филтриращи характеристики 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 високочестотното филтриране.
В нискочестотната лента импедансът се състои от индуктивност.При ниска честота R е много малък и магнитната проницаемост на сърцевината е висока, така че индуктивността е голяма.L играе основна роля и електромагнитните смущения се потискат чрез отражение.И по това време загубата на магнитната сърцевина е малка, цялото устройство е с ниска загуба, високи Q характеристики на индуктора, този индуктор е лесно да предизвика резонанс, така че в нискочестотната лента понякога може да има повишени смущения след използването на феритни магнитни перли.
Във високочестотната лента импедансът се състои от съпротивителни компоненти.С увеличаването на честотата пропускливостта на магнитната сърцевина намалява, което води до намаляване на индуктивността на индуктора и намаляване на компонента на индуктивното съпротивление.
По това време обаче загубата на магнитната сърцевина се увеличава, съпротивителният компонент се увеличава, което води до увеличаване на общия импеданс и когато високочестотният сигнал преминава през ферита, електромагнитната интерференция се абсорбира и преобразува във формата на разсейване на топлината.
Компонентите за потискане на феритите се използват широко в печатни платки, електропроводи и линии за данни.Например, към входния край на захранващия кабел на печатната платка се добавя елемент за потискане на ферите, за да се филтрират високочестотните смущения.
Феритен магнитен пръстен или магнитно зърно се използва специално за потискане на високочестотни смущения и пикови смущения по сигнални линии и електропроводи, а също така има способността да абсорбира импулсни смущения от електростатичен разряд.Използването на чип магнитни перли или чип индуктори зависи главно от практическото приложение.
Чиповите индуктори се използват в резонансни вериги.Когато трябва да се елиминира ненужният EMI шум, използването на магнитни перли с чип е най-добрият избор.
Приложение на чип магнитни перли и чип индуктори
Чип индуктори:Радиочестотни (RF) и безжични комуникации, оборудване за информационни технологии, радарни детектори, автомобилна електроника, клетъчни телефони, пейджъри, аудио оборудване, персонални цифрови асистенти (PDA), безжични системи за дистанционно управление и модули за захранване с ниско напрежение.
Чип магнитни мъниста:Схеми за генериране на часовник, филтриране между аналогови и цифрови схеми, I/O входно/изходни вътрешни конектори (като серийни портове, паралелни портове, клавиатури, мишки, телекомуникации на дълги разстояния, локални мрежи), RF вериги и логически устройства, податливи на смущения, филтриране на високочестотни проведени смущения в захранващи вериги, компютри, принтери, видеорекордери (VCRS), потискане на EMI шум в телевизионни системи и мобилни телефони.
Единицата на магнитното зърно е ом, тъй като единицата на магнитното зърно е номинална в съответствие с импеданса, който произвежда при определена честота, а единицата за импеданс също е ом.
ЛИСТЪТ С ДАННИ НА МАГНИТНОТО ЗЪРЛО обикновено предоставя характеристиките на честотата и импеданса на кривата, обикновено 100MHz като стандарт, например, когато честотата от 100MHz, когато импедансът на магнитното зърно е еквивалентен на 1000 ома.
За честотната лента, която искаме да филтрираме, трябва да изберем колкото по-голям е импедансът на магнитната перла, толкова по-добре, обикновено избираме импеданс 600 ома или повече.
В допълнение, при избора на магнитни перли е необходимо да се обърне внимание на потока на магнитните перли, който обикновено трябва да бъде намален с 80%, и трябва да се има предвид влиянието на импеданса на постоянен ток върху спада на напрежението, когато се използва в силови вериги.
Време на публикуване: 24 юли 2023 г