Aplikácia magnetických guľôčok v EMC dizajne spínaného zdroja
1 Feritový komponent na potlačenie elektromagnetického rušenia
Ferit je ferimagnetický materiál s kubickou mriežkovou štruktúrou. Výrobný proces a mechanické vlastnosti sú podobné keramike a farba je šedo-čierna. Typ magnetického jadra, ktorý sa často používa v elektromagnetických interferenčných filtroch, je feritový materiál. Mnoho výrobcov poskytuje feritové materiály špeciálne používané na potlačenie elektromagnetického rušenia. Tento materiál sa vyznačuje veľmi vysokými stratami pri vysokých frekvenciách. Pre ferity používané na potlačenie elektromagnetického rušenia sú najdôležitejšími výkonnostnými parametrami magnetická permeabilita μ a saturačná hustota magnetického toku Bs. Magnetickú permeabilitu μ možno vyjadriť ako komplexné číslo, reálnu časť tvorí indukčnosť a imaginárnu časť predstavuje stratu, ktorá sa zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou. Preto je jeho ekvivalentným obvodom sériový obvod pozostávajúci z tlmivky L a odporu R. L aj R sú funkciami frekvencie. Keď drôt prechádza týmto feritovým jadrom, vytvorená indukčná impedancia sa zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou, ale jej mechanizmus je úplne odlišný pri rôznych frekvenciách.
V nízkofrekvenčnom pásme je impedancia zložená z indukčnej reaktancie induktora. Pri nízkej frekvencii je R veľmi malé a magnetická permeabilita magnetického jadra je vysoká, takže indukčnosť je veľká. L hrá hlavnú úlohu. Elektromagnetické rušenie sa odrazí a potlačí; a v tomto čase je magnetická strata jadra malá a celé zariadenie je induktor s nízkou stratou a vysokou Q charakteristikou. Tento induktor ľahko spôsobuje rezonanciu. Preto sa v nízkofrekvenčnom pásme môže niekedy zvýšiť rušenie po použití feritových guľôčok.
Vo vysokofrekvenčnom pásme je impedancia zložená z odporových zložiek. So zvyšovaním frekvencie klesá magnetická permeabilita magnetického jadra, čo spôsobuje zníženie indukčnosti induktora a zníženie indukčnej zložky reaktancie. V tomto čase sa však zvyšuje strata magnetického jadra a zvyšuje sa odporová zložka. , čo spôsobí zvýšenie celkovej impedancie. Keď vysokofrekvenčné signály prechádzajú cez ferit, elektromagnetické rušenie je absorbované a premenené na tepelnú energiu a rozptýlené.
Feritové odrušovacie komponenty sú široko používané v doskách plošných spojov, elektrických vedeniach a dátových vedeniach. Ak sa na vstupný koniec elektrického vedenia dosky plošných spojov pridá feritový odrušovací komponent, možno odfiltrovať vysokofrekvenčné rušenie. Feritové magnetické krúžky alebo magnetické guľôčky sa špeciálne používajú na potlačenie vysokofrekvenčného rušenia a rušenia špičiek na signálnych vedeniach a elektrických vedeniach. Má tiež schopnosť absorbovať rušenie impulzov elektrostatického výboja.
2 Princípy a charakteristiky magnetických guľôčok Keď prúd preteká drôtom v stredovom otvore, vo vnútri magnetickej guľôčky sa vytvorí cirkulujúca magnetická stopa. Ferity používané na kontrolu EMI by mali byť formulované tak, aby rozptýlili väčšinu magnetického toku ako teplo v materiáli. Tento jav je možné simulovať sériovou kombináciou induktora a odporu. ako je znázornené na obrázku 2
Číselné hodnoty dvoch zložiek sú úmerné dĺžke magnetických guľôčok a dĺžka magnetických guľôčok má významný vplyv na účinok potlačenia. Čím väčšia je dĺžka magnetických guľôčok, tým lepší je účinok potlačenia. Pretože energia signálu je magneticky spojená s magnetickými guľôčkami, reaktancia a odpor induktora sa zvyšujú so zvyšujúcou sa frekvenciou. Účinnosť magnetickej väzby závisí od magnetickej permeability materiálu guľôčok voči vzduchu. Zvyčajne môže byť strata feritového materiálu, ktorý tvorí magnetické guľôčky, vyjadrená ako komplexná veličina jeho magnetickou permeabilitou voči vzduchu.
Magnetické materiály často používajú tento pomer na charakterizáciu straty uhla. Komponenty používané na potlačenie EMI vyžadujú veľký stratový uhol, čo znamená, že väčšina rušenia sa rozptýli bez odrazu. Rozmanitosť dostupných feritových materiálov, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii, poskytuje dizajnérom širokú škálu možností použitia magnetických guľôčok v rôznych situáciách.
