Filtračné kondenzátory, tlmivky so spoločným režimom a magnetické guľôčky sú bežné prvky v obvodoch EMC dizajnu a sú tiež tromi výkonnými nástrojmi na elimináciu elektromagnetického rušenia.
Pre úlohu týchto troch v okruhu, verím, že veľa inžinierov nerozumie, článok z návrhu podrobnej analýzy princípu eliminácie troch EMC najostrejšie.
1. Filtračný kondenzátor
Aj keď je rezonancia kondenzátora z hľadiska odfiltrovania vysokofrekvenčného šumu nežiaduca, rezonancia kondenzátora nie je vždy škodlivá.
Keď je určená frekvencia hluku, ktorý sa má filtrovať, kapacita kondenzátora môže byť nastavená tak, aby rezonančný bod práve padal na frekvenciu rušenia.
V praktickom inžinierstve je frekvencia elektromagnetického šumu, ktorý sa má filtrovať, často až stovky MHz alebo dokonca viac ako 1 GHz. Pre takýto vysokofrekvenčný elektromagnetický šum je potrebné na efektívne odfiltrovanie použiť kondenzátor s priechodným jadrom.
Dôvodom, prečo bežné kondenzátory nedokážu efektívne odfiltrovať vysokofrekvenčný šum, sú dva dôvody:
(1) Jedným z dôvodov je, že indukčnosť vedenia kondenzátora spôsobuje rezonanciu kondenzátora, ktorá predstavuje veľkú impedanciu vysokofrekvenčného signálu a oslabuje obtokový efekt vysokofrekvenčného signálu;
(2) Ďalším dôvodom je, že parazitná kapacita medzi vodičmi spája vysokofrekvenčný signál, čím sa znižuje efekt filtrovania.
Dôvodom, prečo môže kondenzátor s priechodným jadrom efektívne odfiltrovať vysokofrekvenčný šum, je to, že kondenzátor s priechodným jadrom nielenže nemá problém s tým, že indukčnosť vedenia spôsobuje, že rezonančná frekvencia kondenzátora je príliš nízka.
Priechodný kondenzátor môže byť inštalovaný priamo na kovový panel, pričom kovový panel hrá úlohu vysokofrekvenčnej izolácie. Pri použití priechodného kondenzátora je však problémom, ktorému je potrebné venovať pozornosť, problém s inštaláciou.
Najväčšou slabinou priechodného kondenzátora je strach z vysokej teploty a teplotného vplyvu, čo spôsobuje veľké ťažkosti pri zváraní priechodného kondenzátora na kovový panel.
Mnoho kondenzátorov sa počas zvárania poškodí. Najmä keď je potrebné na panel inštalovať veľké množstvo jadrových kondenzátorov, pokiaľ dôjde k poškodeniu, je ťažké ho opraviť, pretože pri odstránení poškodeného kondenzátora dôjde k poškodeniu ďalších blízkych kondenzátorov.
2. Indukčnosť v bežnom režime
Keďže problémy, ktorým EMC čelí, sú väčšinou interferencie so spoločným režimom, tlmivky so spoločným režimom sú tiež jedným z našich bežne používaných výkonných komponentov.
Induktor so spoločným režimom je zariadenie na potlačenie rušenia so spoločným režimom s feritom ako jadrom, ktoré pozostáva z dvoch cievok rovnakej veľkosti a rovnakého počtu závitov symetricky navinutých na rovnakom feritovom prstencovom magnetickom jadre, čím sa vytvorí štvorpólové zariadenie, ktoré má veľký efekt potlačenia indukčnosti pre signál v bežnom režime a malú zvodovú indukčnosť pre signál diferenciálneho režimu.
Princíp spočíva v tom, že keď tečie prúd v bežnom režime, magnetický tok v magnetickom prstenci sa navzájom prekrýva, čím má značnú indukčnosť, ktorá inhibuje prúd v bežnom režime, a keď obe cievky pretekajú prúdom v diferenciálnom režime, magnetický tok v magnetickom prstenci sa navzájom rušia a neexistuje takmer žiadna indukčnosť, takže prúd v diferenciálnom režime môže prechádzať bez útlmu.
Preto môže induktor spoločného režimu účinne potlačiť signál rušenia spoločného režimu vo vyváženom vedení, ale nemá žiadny vplyv na normálny prenos signálu diferenciálneho režimu.
Induktory so spoločným režimom by mali pri výrobe spĺňať nasledujúce požiadavky:
(1) Drôty navinuté na jadre cievky by mali byť izolované, aby sa zabezpečilo, že medzi závitmi cievky nedôjde k žiadnemu skratu pri pôsobení okamžitého prepätia;
(2) Keď cievka preteká okamžitým veľkým prúdom, magnetické jadro by nemalo byť nasýtené;
(3) Magnetické jadro v cievke by malo byť izolované od cievky, aby sa zabránilo rozpadu medzi nimi pri pôsobení okamžitého prepätia;
(4) Cievka by mala byť čo najviac navinutá v jednej vrstve, aby sa znížila parazitná kapacita cievky a zvýšila sa schopnosť cievky prenášať prechodné prepätie.
Za normálnych okolností, pričom dbáme na výber frekvenčného pásma potrebného na filtrovanie, čím väčšia impedancia v bežnom režime, tým lepšie, preto sa pri výbere tlmivky v bežnom režime musíme pozerať na údaje zariadenia, najmä podľa impedančná frekvenčná krivka.
Okrem toho pri výbere venujte pozornosť vplyvu impedancie diferenciálneho režimu na signál, pričom sa zamerajte hlavne na impedanciu diferenciálneho režimu, najmä venujte pozornosť vysokorýchlostným portom.
3.Magnetická guľôčka
V procese návrhu digitálneho obvodu EMC často používame magnetické guľôčky, feritový materiál je zliatina železa a horčíka alebo zliatina železa a niklu, tento materiál má vysokú magnetickú permeabilitu, môže byť induktorom medzi vinutím cievky v prípade vysokej frekvencia a vysoký odpor generovaná kapacita minimálna.
Feritové materiály sa zvyčajne používajú pri vysokých frekvenciách, pretože pri nízkych frekvenciách ich hlavné indukčné charakteristiky spôsobujú, že straty na vedení sú veľmi malé. Pri vysokých frekvenciách sú to hlavne pomery reaktančných charakteristík a menia sa s frekvenciou. V praktických aplikáciách sa feritové materiály používajú ako vysokofrekvenčné tlmiče pre vysokofrekvenčné obvody.
V skutočnosti je ferit lepšie ekvivalentný paralele odporu a indukčnosti, odpor je skratovaný induktorom pri nízkej frekvencii a impedancia induktora je pri vysokej frekvencii dosť vysoká, takže prúd prechádza cez odpor.
Ferit je spotrebné zariadenie, na ktorom sa vysokofrekvenčná energia premieňa na tepelnú energiu, ktorá je určená jeho elektrickým odporom. Feritové magnetické guľôčky majú lepšie vysokofrekvenčné filtračné vlastnosti ako bežné induktory.
Ferit je odporový pri vysokých frekvenciách, čo zodpovedá induktoru s veľmi nízkym faktorom kvality, takže si môže udržať vysokú impedanciu v širokom frekvenčnom rozsahu, čím sa zlepší účinnosť vysokofrekvenčného filtrovania.
V nízkofrekvenčnom pásme je impedancia zložená z indukčnosti. Pri nízkej frekvencii je R veľmi malé a magnetická permeabilita jadra je vysoká, takže indukčnosť je veľká. L hrá hlavnú úlohu a elektromagnetické rušenie je potlačené odrazom. A v tomto čase je strata magnetického jadra malá, celé zariadenie má nízku stratu, vysoké Q charakteristiky induktora, tento induktor ľahko spôsobuje rezonanciu, takže v nízkofrekvenčnom pásme môže niekedy dôjsť k zvýšenému rušeniu po použití feritových magnetických guľôčok.
Vo vysokofrekvenčnom pásme je impedancia zložená z odporových zložiek. So zvyšujúcou sa frekvenciou klesá permeabilita magnetického jadra, čo má za následok zníženie indukčnosti tlmivky a zníženie indukčnej zložky reaktancie.
V tomto čase však narastá strata magnetického jadra, zvyšuje sa odporová zložka, čo má za následok zvýšenie celkovej impedancie a pri prechode vysokofrekvenčného signálu cez ferit sa elektromagnetické rušenie pohltí a prevedie do tvaru odvodu tepla.
Feritové odrušovacie komponenty sú široko používané v doskách plošných spojov, elektrických vedeniach a dátových vedeniach. Napríklad feritový odrušovací prvok je pridaný na vstupný koniec napájacieho kábla dosky s plošnými spojmi, aby sa odfiltrovalo vysokofrekvenčné rušenie.
Feritový magnetický krúžok alebo magnetická guľôčka sa špeciálne používa na potlačenie vysokofrekvenčného rušenia a špičkového rušenia na signálnych vedeniach a elektrických vedeniach a má tiež schopnosť absorbovať rušenie impulzov elektrostatického výboja. Použitie čipových magnetických guľôčok alebo čipových induktorov závisí hlavne od praktickej aplikácie.
Čipové tlmivky sa používajú v rezonančných obvodoch. Keď je potrebné eliminovať zbytočný EMI šum, najlepšou voľbou je použitie čipových magnetických guľôčok.
Aplikácia čipových magnetických guľôčok a čipových induktorov
Čipové induktory:Rádiofrekvenčná (RF) a bezdrôtová komunikácia, zariadenia informačných technológií, radarové detektory, automobilová elektronika, mobilné telefóny, pagery, audio zariadenia, osobné digitálne asistenty (PDA), bezdrôtové systémy diaľkového ovládania a nízkonapäťové moduly napájania.
Magnetické guľôčky čipu:Obvody generujúce hodiny, filtrovanie medzi analógovými a digitálnymi obvodmi, I/O vstupné/výstupné interné konektory (ako sú sériové porty, paralelné porty, klávesnice, myši, diaľkové telekomunikácie, lokálne siete), RF obvody a logické zariadenia citlivé na rušenie, filtrovanie vysokofrekvenčne vedeného rušenia v napájacích obvodoch, počítačoch, tlačiarňach, videorekordéroch (VCRS), potlačenie EMI šumu v televíznych systémoch a mobilných telefónoch.
Jednotkou magnetickej guľôčky sú ohmy, pretože jednotka magnetickej guľôčky je nominálna v súlade s impedanciou, ktorú vytvára pri určitej frekvencii, a jednotkou impedancie sú tiež ohmy.
DATASHEET magnetickej guľôčky bude vo všeobecnosti poskytovať frekvenčné a impedančné charakteristiky krivky, všeobecne 100 MHz ako štandard, napríklad, keď je frekvencia 100 MHz, keď je impedancia magnetickej guľôčky ekvivalentná 1 000 ohmov.
Pre frekvenčné pásmo, ktoré chceme filtrovať, musíme zvoliť čím väčšiu impedanciu magnetickej guľôčky, tým lepšie, zvyčajne volíme impedanciu 600 ohmov alebo viac.
Okrem toho pri výbere magnetických guľôčok je potrebné venovať pozornosť toku magnetických guľôčok, ktorý je vo všeobecnosti potrebné znížiť o 80% a pri použití v silových obvodoch je potrebné zvážiť vplyv jednosmernej impedancie na pokles napätia.
Čas odoslania: 24. júla 2023
