Anvendelse af magnetiske perler i EMC-design af skiftende strømforsyninger
EMC-problemer er blevet et varmt og udfordrende problem inden for elektronisk design og fremstilling i dag. EMC-problemet i praktiske applikationer er meget komplekst og kan ikke løses udelukkende ved teoretisk viden. Den er mere afhængig af elektroniske ingeniørers praktiske erfaring. For bedre at kunne løse problemet med EMC i elektroniske produkter er det hovedsageligt nødvendigt at overveje jording, kredsløb og printkortdesign, kabeldesign, afskærmningsdesign og andre problemer.
Denne artikel forklarer vigtigheden af magnetiske perler i EMC-aspektet ved at skifte strømforsyninger ved at introducere deres grundlæggende principper og karakteristika for at give flere og bedre valg til produktdesignere til at skifte strømforsyning, når de designer nye produkter.
1 Ferrit elektromagnetisk interferensdæmpningselement
Ferrit er en type ferromagnetisk materiale med en kubisk gitterstruktur. Dens fremstillingsproces og mekaniske egenskaber ligner keramik med en grå sort farve. En type magnetisk kerne, der almindeligvis anvendes i elektromagnetiske interferensfiltre, er ferritmateriale, og mange producenter leverer ferritmaterialer specifikt til elektromagnetisk interferensundertrykkelse. Det karakteristiske ved dette materiale er dets høje frekvenstab. Den vigtigste præstationsparameter for ferrit, der bruges til at undertrykke elektromagnetisk interferens, er magnetisk permeabilitet μ og mætningsmagnetisk fluxtæthed Bs. Magnetisk permeabilitet μ Det kan udtrykkes som et komplekst tal, hvor den reelle del udgør induktansen og den imaginære del repræsenterer tabet, som stiger med frekvensen. Derfor er dets ækvivalente kredsløb et seriekredsløb sammensat af induktans L og modstand R, som begge er funktioner af frekvens. Når ledningen passerer gennem denne ferritkerne, stiger den dannede induktansimpedans formelt med stigende frekvens, men mekanismen er helt anderledes ved forskellige frekvenser.
I lavfrekvensområdet er impedansen sammensat af induktorens induktive reaktans. Ved lave frekvenser er R meget lille, og den magnetiske permeabilitet af den magnetiske kerne er høj. Derfor er induktansen stor, og L spiller en hovedrolle. Elektromagnetisk interferens undertrykkes af refleksion; Og på dette tidspunkt er tabet af den magnetiske kerne relativt lille, og hele enheden er en lav-tab, høj Q karakteristisk induktor, som er tilbøjelig til resonans. Derfor, i lavfrekvensområdet, kan der nogle gange være interferensforstærkning efter brug af ferritmagnetiske perler.
I højfrekvensområdet er impedansen sammensat af modstandskomponenter. Når frekvensen stiger, falder den magnetiske permeabilitet af den magnetiske kerne, hvilket resulterer i et fald i induktans- og induktanskomponenterne af induktansen. Men på dette tidspunkt øges tabet af den magnetiske kerne, og modstandskomponenten øges, hvilket resulterer i en stigning i den samlede impedans. Når det højfrekvente signal passerer gennem ferriten, absorberes elektromagnetisk interferens og omdannes til varmeenergi til dissipation.
Ferritundertrykkelseskomponenter er meget udbredt i printkort, elledninger og dataledninger. Hvis en ferritundertrykkelseskomponent tilføjes til strømforsyningsindgangen på printkortet, kan højfrekvent interferens filtreres fra. Ferritmagnetiske ringe eller -perler er specifikt designet til at undertrykke højfrekvente og spidsbelastningsinterferenser på signal- og elledninger, og de har også evnen til at absorbere elektrostatisk udladningsimpulsinterferens.
Princippet og karakteristika for magnetiske perler: Når strømmen løber gennem en ledning i kernehullet, bliver det til et magnetisk spor, der cirkulerer inde i den magnetiske perle. Ved klargøring af ferrit til EMI-kontrol bør det være muligt at sprede det meste af den magnetiske flux som varme i materialet. Dette fænomen kan simuleres af en seriekombination af en induktor og en modstand.
Signalenergien er magnetisk koblet til de magnetiske perler, så induktorens reaktans og modstand stiger med stigende frekvens. Effektiviteten af magnetisk kobling afhænger af permeabiliteten af det magnetiske perlemateriale i forhold til luft. Tabet af ferritmaterialer, der typisk udgør magnetiske perler, kan udtrykkes som en kompleks størrelse ved deres relative permeabilitet for luft.
Magnetiske materialer er ofte karakteriseret ved tabsvinklen ved hjælp af dette forhold. Brugen af EMI-undertrykkelseskomponenter kræver en stor tabsvinkel, hvilket betyder, at det meste interferens vil blive spredt uden at blive reflekteret. De forskellige tilgængelige ferritmaterialer, der i øjeblikket er tilgængelige, giver designere en bred vifte af muligheder for at bruge magnetiske perler i forskellige situationer.
