Конденсатори фільтрів, синфазні котушки індуктивності та магнітні кульки є звичайними фігурами в схемах розробки ЕМС, а також є трьома потужними інструментами для усунення електромагнітних перешкод.
Щодо ролі цих трьох у схемі, я вважаю, що багато інженерів не розуміють, стаття з дизайну детального аналізу принципу усунення трьох найгостріших EMC.
1. Конденсатор фільтра
Хоча резонанс конденсатора небажаний з точки зору фільтрації високочастотного шуму, резонанс конденсатора не завжди шкідливий.
Коли визначено частоту шуму, який потрібно відфільтрувати, ємність конденсатора можна відрегулювати таким чином, щоб резонансна точка припадала на частоту завад.
У практичній техніці частота електромагнітного шуму, який потрібно відфільтрувати, часто досягає сотень МГц або навіть більше 1 ГГц. Для такого високочастотного електромагнітного шуму необхідно використовувати прохідний конденсатор для ефективної фільтрації.
Причина, чому звичайні конденсатори не можуть ефективно фільтрувати високочастотний шум, полягає в двох причинах:
(1) Однією з причин є те, що індуктивність виводу конденсатора викликає резонанс конденсатора, який створює великий опір для високочастотного сигналу та послаблює ефект шунтування високочастотного сигналу;
(2) Інша причина полягає в тому, що паразитна ємність між дротами, що з’єднують високочастотний сигнал, зменшує ефект фільтрації.
Причина, чому прохідний конденсатор може ефективно відфільтровувати високочастотний шум, полягає в тому, що прохідний конденсатор не тільки не має проблеми, пов’язаної з надто низькою резонансною частотою конденсатора через індуктивність виведення.
А прохідний конденсатор можна встановити безпосередньо на металеву панель, використовуючи металеву панель для виконання ролі високочастотної ізоляції. Однак при використанні прохідного конденсатора слід звернути увагу на проблему встановлення.
Найбільшим недоліком прохідного конденсатора є боязнь високої температури і температурного впливу, що викликає великі труднощі при приварюванні прохідного конденсатора до металевої панелі.
Багато конденсатори пошкоджуються під час зварювання. Особливо, коли на панелі потрібно встановити велику кількість конденсаторів із сердечником, якщо є пошкодження, його важко відремонтувати, оскільки коли пошкоджений конденсатор буде видалено, це спричинить пошкодження інших конденсаторів, розташованих поруч.
2. Синфазна індуктивність
Оскільки проблеми, з якими стикається електромагнітна сумісність, здебільшого пов’язані з синфазними перешкодами, синфазні індуктори також є одним із часто використовуваних потужних компонентів.
Синфазний індуктор — це пристрій для придушення синфазних перешкод із феритовим сердечником, який складається з двох котушок однакового розміру з однаковою кількістю витків, симетрично намотаних на той самий феритовий кільцевий магнітний сердечник, утворюючи чотириполюсний пристрій, який має великий ефект придушення індуктивності для синфазного сигналу та малу індуктивність витоку для диференціального сигналу.
Принцип полягає в тому, що коли тече синфазний струм, магнітний потік у магнітному кільці накладається один на одного, таким чином маючи значну індуктивність, яка перешкоджає синфазному струму, а коли дві котушки протікають через диференціальний струм, магнітний потік в магнітному кільці гасять один одного, і індуктивності майже немає, тому струм диференціальної моди може проходити без загасання.
Таким чином, синфазний індуктор може ефективно пригнічувати синфазний сигнал перешкод у збалансованій лінії, але не впливає на нормальну передачу диференціального сигналу.
Синфазні котушки індуктивності повинні відповідати таким вимогам під час їх виробництва:
(1) Дроти, намотані на сердечник котушки, повинні бути ізольовані, щоб забезпечити відсутність короткого замикання між витками котушки під дією миттєвої перенапруги;
(2) Коли через котушку протікає миттєвий великий струм, магнітний сердечник не повинен бути насиченим;
(3) Магнітний сердечник у котушці має бути ізольований від котушки, щоб запобігти пробою між ними під дією миттєвої перенапруги;
(4) Котушку слід намотувати в один шар, наскільки це можливо, щоб зменшити паразитну ємність котушки та підвищити здатність котушки передавати перехідну перенапругу.
За звичайних обставин, приділяючи увагу вибору частотного діапазону, необхідного для фільтрації, чим більший синфазний імпеданс, тим краще, тому нам потрібно дивитися на дані пристрою при виборі синфазного індуктора, головним чином відповідно до частотна крива імпедансу.
Крім того, при виборі зверніть увагу на вплив імпедансу диференціального режиму на сигнал, головним чином зосереджуючись на імпедансі диференціального режиму, особливо звертаючи увагу на високошвидкісні порти.
3. Магнітна намистина
У процесі проектування електромагнітної сумісності цифрової схеми продукту ми часто використовуємо магнітні кульки, феритовим матеріалом є залізо-магнієвий сплав або залізо-нікелевий сплав, цей матеріал має високу магнітну проникність, він може бути індуктором між обмоткою котушки у випадку високого частота і високий опір створюваної мінімальної ємності.
Феритові матеріали зазвичай використовуються на високих частотах, оскільки на низьких частотах їх основні характеристики індуктивності роблять втрати на лінії дуже малими. На високих частотах вони в основному є реактивними характеристиками та змінюються з частотою. У практичних застосуваннях феритові матеріали використовуються як високочастотні атенюатори для радіочастотних ланцюгів.
Фактично, ферит краще еквівалентний паралельному опору та індуктивності, опір замикається індуктором на низькій частоті, а опір індуктивності стає досить високим на високій частоті, так що весь струм проходить через опір.
Ферит є споживаючим пристроєм, на якому високочастотна енергія перетворюється в теплову, що визначається його характеристиками електроопору. Феритові магнітні кульки мають кращі характеристики високочастотної фільтрації, ніж звичайні котушки індуктивності.
Ферит є резистивним на високих частотах, що еквівалентно індуктивності з дуже низьким коефіцієнтом добротності, тому він може підтримувати високий імпеданс у широкому діапазоні частот, тим самим підвищуючи ефективність високочастотної фільтрації.
У діапазоні низьких частот імпеданс складається з індуктивності. На низькій частоті R дуже малий, а магнітна проникність осердя висока, тому індуктивність велика. L відіграє головну роль, і електромагнітні перешкоди пригнічуються відбиттям. І в цей час втрати магнітного сердечника невеликі, весь пристрій має низькі втрати, високі характеристики Q індуктора, цей індуктор легко викликати резонанс, тому в діапазоні низьких частот іноді можуть виникати посилені перешкоди після використання феритових магнітних кульок.
У смузі високих частот імпеданс складається зі складових опору. Із збільшенням частоти проникність магнітопроводу зменшується, що призводить до зменшення індуктивності котушки індуктивності та зменшення індуктивної складової опору.
Однак у цей час збільшуються втрати магнітопроводу, збільшується складова опору, що призводить до збільшення загального імпедансу, і коли високочастотний сигнал проходить через ферит, електромагнітні перешкоди поглинаються і перетворюються у форму тепловіддачі.
Компоненти придушення фериту широко використовуються в друкованих платах, лініях електропередачі та лініях передачі даних. Наприклад, феритовий елемент придушення додається до вхідного кінця шнура живлення друкованої плати для фільтрації високочастотних перешкод.
Феритове магнітне кільце або магнітна кулька спеціально використовується для придушення високочастотних перешкод і пікових перешкод на сигнальних лініях і лініях електропередачі, а також має здатність поглинати перешкоди від імпульсу електростатичного розряду. Використання чіпових магнітних кульок або чіп-індукторів в основному залежить від практичного застосування.
Мікросхеми індуктивності використовуються в резонансних контурах. Якщо потрібно усунути непотрібний електромагнітний шум, найкращим вибором є використання магнітних кульок мікросхеми.
Застосування мікросхемних магнітних кульок та мікросхемних індукторів
Мікросхеми індуктивності:Радіочастотний (РЧ) і бездротовий зв'язок, обладнання інформаційних технологій, радар-детектори, автомобільна електроніка, стільникові телефони, пейджери, аудіообладнання, персональні цифрові помічники (КПК), бездротові системи дистанційного керування та модулі низьковольтного живлення.
Магнітні кульки:Схеми генерування тактового сигналу, фільтрація між аналоговими та цифровими схемами, внутрішні роз’єми вводу/виводу (такі як послідовні порти, паралельні порти, клавіатури, миші, міжміські телекомунікації, локальні мережі), радіочастотні схеми та логічні пристрої, чутливі до перешкод, фільтрація високочастотних наведених перешкод у ланцюгах живлення, комп'ютерах, принтерах, відеомагнітофонах (VCRS), придушення електромагнітних перешкод у телевізійних системах і мобільних телефонах.
Одиницею магнітної кульки є ом, тому що одиницею магнітної кульки є номінальна величина відповідно до імпедансу, який вона виробляє на певній частоті, і одиницею імпедансу також є ом.
Таблиця даних магнітної кульки, як правило, надає частотні та імпедансні характеристики кривої, як правило, 100 МГц як стандарт, наприклад, коли частота 100 МГц, коли імпеданс магнітної кульки еквівалентний 1000 Ом.
Для смуги частот, яку ми хочемо відфільтрувати, нам потрібно вибрати, чим більший імпеданс магнітної кульки, тим краще, зазвичай вибирають імпеданс 600 Ом або більше.
Крім того, під час вибору магнітних кульок необхідно звернути увагу на потік магнітних кульок, який, як правило, потрібно зменшити на 80%, а також слід враховувати вплив імпедансу постійного струму на падіння напруги при використанні в ланцюгах живлення.
Час публікації: 24 липня 2023 р
