Zastosowanie koralików magnetycznych w projektowaniu EMC zasilaczy impulsowych
1 Ferrytowy element tłumiący zakłócenia elektromagnetyczne
Ferryt jest materiałem ferrimagnetycznym o sześciennej strukturze kratowej. Proces produkcji i właściwości mechaniczne są podobne do ceramiki, a kolor jest szaro-czarny. Rodzaj rdzenia magnetycznego często stosowanego w filtrach zakłóceń elektromagnetycznych to materiał ferrytowy. Wielu producentów oferuje materiały ferrytowe przeznaczone specjalnie do tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych. Materiał ten charakteryzuje się bardzo dużymi stratami przy wysokich częstotliwościach. W przypadku ferrytów stosowanych do tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych najważniejszymi parametrami użytkowymi są przenikalność magnetyczna μ i gęstość strumienia magnetycznego nasycenia Bs. Przepuszczalność magnetyczną μ można wyrazić jako liczbę zespoloną, część rzeczywistą stanowi indukcyjność, a część urojona reprezentuje stratę, która rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości. Dlatego jego równoważnym obwodem jest obwód szeregowy składający się z cewki indukcyjnej L i rezystora R. Zarówno L, jak i R są funkcjami częstotliwości. Kiedy drut przechodzi przez ten rdzeń ferrytowy, powstająca impedancja indukcyjna zwiększa swoją formę wraz ze wzrostem częstotliwości, ale jej mechanizm jest zupełnie inny przy różnych częstotliwościach.
W paśmie niskich częstotliwości impedancja składa się z reaktancji indukcyjnej cewki indukcyjnej. Przy niskiej częstotliwości R jest bardzo małe, a przenikalność magnetyczna rdzenia magnetycznego jest wysoka, więc indukcyjność jest duża. L odgrywa główną rolę. Zakłócenia elektromagnetyczne są odbijane i tłumione; i w tym momencie straty magnetyczne w rdzeniu są niewielkie, a całe urządzenie jest cewką indukcyjną o niskich stratach i wysokiej charakterystyce Q. Cewka ta jest łatwa do wywołania rezonansu. Dlatego w paśmie niskich częstotliwości zakłócenia mogą czasami zostać zwiększone po zastosowaniu koralików ferrytowych.
W paśmie wysokich częstotliwości impedancja składa się ze składowych rezystancji. Wraz ze wzrostem częstotliwości przenikalność magnetyczna rdzenia magnetycznego maleje, powodując zmniejszenie indukcyjności cewki indukcyjnej i zmniejszenie składowej reaktancji indukcyjnej. Jednak w tym momencie zwiększa się utrata rdzenia magnetycznego i wzrasta składnik rezystancji. , powodując wzrost całkowitej impedancji. Kiedy sygnały o wysokiej częstotliwości przechodzą przez ferryt, zakłócenia elektromagnetyczne są pochłaniane, przekształcane w energię cieplną i rozpraszane.
Elementy tłumiące ferryt są szeroko stosowane w płytkach drukowanych, liniach energetycznych i liniach danych. Jeśli na wlocie przewodu zasilającego płytki drukowanej zostanie dodany element tłumiący ferryt, można odfiltrować zakłócenia o wysokiej częstotliwości. Ferrytowe pierścienie magnetyczne lub kulki magnetyczne są specjalnie stosowane do tłumienia zakłóceń o wysokiej częstotliwości i zakłóceń impulsowych w liniach sygnałowych i energetycznych. Posiada również zdolność pochłaniania zakłóceń impulsowych wyładowań elektrostatycznych.
2 Zasada i charakterystyka kulek magnetycznych Kiedy prąd przepływa przez drut w centralnym otworze, wewnątrz kulki magnetycznej powstaje krążący tor magnetyczny. Ferryty stosowane do kontroli zakłóceń elektromagnetycznych powinny być tak opracowane, aby rozpraszały większość strumienia magnetycznego w postaci ciepła w materiale. Zjawisko to można symulować poprzez szeregowe połączenie cewki indukcyjnej i rezystora. jak pokazano na rysunku 2
Wartości liczbowe obu składników są proporcjonalne do długości kulek magnetycznych, a długość kulek magnetycznych ma istotny wpływ na efekt tłumienia. Im dłuższa długość kulek magnetycznych, tym lepszy efekt tłumienia. Ponieważ energia sygnału jest magnetycznie połączona z kulkami magnetycznymi, reaktancja i rezystancja cewki indukcyjnej rosną wraz ze wzrostem częstotliwości. Skuteczność sprzężenia magnetycznego zależy od przenikalności magnetycznej materiału kulki względem powietrza. Zwykle utratę materiału ferrytowego tworzącego kulki magnetyczne można wyrazić jako wielkość zespoloną na podstawie jego przenikalności magnetycznej w stosunku do powietrza.
Materiały magnetyczne często wykorzystują ten stosunek do scharakteryzowania kąta strat. Komponenty stosowane do tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych wymagają dużego kąta strat, co oznacza, że większość zakłóceń zostanie rozproszona bez odbicia. Różnorodność dostępnych obecnie materiałów ferrytowych zapewnia projektantom szeroką gamę możliwości wykorzystania koralików magnetycznych w różnych sytuacjach.
