Zastosowanie koralików magnetycznych w projektowaniu zasilaczy impulsowych EMC
1 ferrytowy element tłumiący zakłócenia elektromagnetyczne
Ferryt jest żelaznym materiałem magnetycznym o sześciennej strukturze kratowej. Proces produkcji i właściwości mechaniczne są zbliżone do ceramiki, kolor jest szaro-czarny. Filtry EMI są często stosowane w klasie rdzeni magnetycznych, czyli z materiału ferrytowego. Wielu producentów dostarcza materiał ferrytowy specjalnie do tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych. Materiał ten charakteryzuje się bardzo dużą stratą w zakresie wysokich częstotliwości. W przypadku ferrytu do tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych najważniejszymi parametrami użytkowymi są przepuszczalność μ i gęstość strumienia nasycenia Bs. Przenikalność μ można wyrazić jako liczbę zespoloną, gdzie część rzeczywista stanowi indukcyjność, a część urojona reprezentuje stratę, która rośnie wraz z częstotliwością. Zatem jego zastępczym 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, wynikająca z tego impedancja indukcyjna formalnie wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości
Impedancja indukcyjna jest formalnie zwiększana wraz ze wzrostem częstotliwości, ale mechanizm jest zupełnie inny przy różnych częstotliwościach.
W paśmie niskich częstotliwości impedancja wynikająca z indukcyjności, R o niskiej częstotliwości jest bardzo mała, przenikalność magnetyczna rdzenia jest wysoka, więc indukcyjność jest duża, L odgrywa główną rolę w odbijaniu zakłóceń elektromagnetycznych i stłumione; i tym razem strata rdzenia jest niewielka, całe urządzenie ma niskostratną charakterystykę indukcyjności o wysokiej Q, która jest podatna na rezonans, więc w paśmie niskiej częstotliwości może się zdarzyć, że użycie koralików ferrytowych po wzmocnieniu interferencyjnym zjawiska.
W paśmie wysokich częstotliwości impedancja składa się ze składników rezystancyjnych, wraz ze wzrostem częstotliwości przenikalność magnetyczna rdzenia maleje, co powoduje zmniejszenie indukcyjności cewki indukcyjnej, składnik indukcyjny maleje. Jednak tym razem strata rdzenia wzrasta, wzrasta składowa rezystancyjna, co powoduje wzrost całkowitej impedancji, gdy sygnały o wysokiej częstotliwości przez ferryt, zakłócenia elektromagnetyczne są pochłaniane i przekształcane w formę rozpraszania energii cieplnej.
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. Ferrytowy pierścień magnetyczny lub koralik przeznaczony do hamowania linii sygnałowych, linii energetycznych na zakłóceniach wysokiej częstotliwości oraz zakłóceń impulsowych, posiada również zdolność pochłaniania zakłóceń impulsowych wyładowań elektrostatycznych.
2 Zasada i charakterystyka kulki magnetycznej, gdy prąd przepływa przez jej środkowy otwór w drucie, będzie to wewnętrzny przepływ cyrkulacyjny kulki magnetycznej w kanałach magnetycznych. Kiedy ferryt jest opracowany do kontroli zakłóceń elektromagnetycznych, powinno być możliwe rozproszenie większości strumienia magnetycznego w postaci ciepła w materiale. Zjawisko to można modelować poprzez szeregowe połączenie cewki indukcyjnej i rezystora. Jak pokazano na rysunku 2
Wielkość liczbowa obu składników jest wprost proporcjonalna do długości ściegu, a długość ściegu ma znaczący wpływ na tłumienie, przy czym dłuższa długość ściegu zapewnia lepsze tłumienie. Ponieważ energia sygnału jest magnetycznie połączona z koralikami, reaktancja i rezystancja cewki indukcyjnej rosną wraz z częstotliwością. Skuteczność sprzężenia magnetycznego zależy od przenikalności magnetycznej materiału kulki względem powietrza. Utratę materiału ferrytowego, który zwykle tworzy kulkę, można wyrazić jako wielkość zespoloną na podstawie jej przepuszczalności w stosunku do powietrza.
Materiały magnetyczne często charakteryzują się tym stosunkiem do kąta stratności. W przypadku elementów tłumiących zakłócenia elektromagnetyczne wymagany jest duży kąt strat, co oznacza, że większość zakłóceń zostanie rozproszona.
Oznacza to, że większość zakłóceń zostanie rozproszona, a nie odbita. Szeroka gama dostępnych obecnie materiałów ferrytowych daje projektantowi szeroki wybór koralików do wykorzystania w różnych zastosowaniach.
