Filtra kondensatori, kopējā režīma induktori un magnētiskās lodītes ir bieži sastopamas figūras EMC projektēšanas shēmās, un tie ir arī trīs spēcīgi instrumenti elektromagnētisko traucējumu novēršanai.
Runājot par šo trīs lomu ķēdē, es uzskatu, ka daudzi inženieri to nesaprot, rakstā no detalizētas trīs EMC asāko elementu likvidēšanas principa analīzes projekta.
1.Filtra kondensators
Lai gan kondensatora rezonanse nav vēlama no augstfrekvences trokšņu filtrēšanas viedokļa, kondensatora rezonanse ne vienmēr ir kaitīga.
Kad ir noteikta filtrējamā trokšņa frekvence, kondensatora kapacitāti var regulēt tā, lai rezonanses punkts precīzi atbilstu traucējumu frekvencei.
Praktiskajā inženierijā filtrējamā elektromagnētiskā trokšņa frekvence bieži vien ir simtiem MHz vai pat vairāk nekā 1 GHz. Šāda augstas frekvences elektromagnētiskā trokšņa efektīvai filtrēšanai ir jāizmanto caur serdi esošs kondensators.
Iemesls, kāpēc parastie kondensatori nevar efektīvi filtrēt augstfrekvences troksni, ir divu iemeslu dēļ:
(1) Viens no iemesliem ir tāds, ka kondensatora vada induktivitāte izraisa kondensatora rezonansi, kas rada lielu impedanci augstfrekvences signālam un vājina augstfrekvences signāla apvada efektu;
(2) Vēl viens iemesls ir parazitārā kapacitāte starp vadiem, kas savieno augstfrekvences signālu, samazinot filtrēšanas efektu.
Iemesls, kāpēc caur serdi esošais kondensators var efektīvi filtrēt augstfrekvences troksni, ir tāds, ka caur serdi esošajam kondensatoram ne tikai nav problēmas, ka svina induktivitāte izraisa pārāk zemu kondensatora rezonanses frekvenci.
Un caurvades kondensatoru var tieši uzstādīt uz metāla paneļa, izmantojot metāla paneli, lai veiktu augstfrekvences izolācijas lomu. Tomēr, izmantojot caurvades kondensatoru, problēma, kurai jāpievērš uzmanība, ir uzstādīšanas problēma.
Caurspīdīgā kondensatora lielākais vājums ir bailes no augstas temperatūras un temperatūras ietekmes, kas rada lielas grūtības, metinot caurspīdīgo kondensatoru pie metāla paneļa.
Metināšanas laikā tiek bojāti daudzi kondensatori. Īpaši, ja uz paneļa ir jāuzstāda liels skaits serdeņu kondensatoru, ja vien ir bojājums, to ir grūti salabot, jo, noņemot bojāto kondensatoru, tiks bojāti arī citi tuvumā esošie kondensatori.
2.Kopējā režīma induktivitāte
Tā kā problēmas, ar kurām saskaras EMC, galvenokārt ir parastā režīma traucējumi, parastā režīma induktori ir arī viens no mūsu visbiežāk izmantotajiem jaudīgajiem komponentiem.
Kopējā režīma induktors ir kopējā režīma traucējumu slāpēšanas ierīce ar ferītu kā serdi, kas sastāv no divām vienāda izmēra un vienāda vijumu skaita spolēm, kas simetriski uztīta uz viena ferīta gredzena magnētiskā serdeņa, veidojot četru spaiļu ierīci, kurai ir liela induktivitātes slāpēšanas ietekme kopējā režīma signālam un neliela noplūdes induktivitāte diferenciālā režīma signālam.
Princips ir tāds, ka, plūstot kopējā režīma strāvai, magnētiskā plūsma magnētiskajā gredzenā pārklājas viena ar otru, tādējādi radot ievērojamu induktivitāti, kas kavē kopējā režīma strāvu, un, kad abas spoles plūst cauri diferenciālā režīma strāvai, magnētiskā plūsma magnētiskajā gredzenā atceļ viena otru, un induktivitātes gandrīz nav, tāpēc diferenciālā režīma strāva var pāriet bez vājināšanās.
Tāpēc kopējā režīma induktors var efektīvi nomākt kopējā režīma traucējumu signālu balansētajā līnijā, bet tam nav ietekmes uz diferenciālā režīma signāla normālu pārraidi.
Kopējā režīma induktoriem, to ražošanas laikā, jāatbilst šādām prasībām:
(1) Vadiem, kas uztīti uz spoles serdes, jābūt izolētiem, lai nodrošinātu, ka momentānas pārsprieguma ietekmē starp spoles vijumiem nerodas īsslēgums;
(2) Kad spole plūst caur momentāno lielo strāvu, magnētiskajam kodolam nevajadzētu būt piesātinātam;
(3) Spoles magnētiskajam kodolam jābūt izolētam no spoles, lai novērstu sabrukumu starp abiem momentāna pārsprieguma ietekmē;
(4) Spolei jābūt uztītai pēc iespējas vienā kārtā, lai samazinātu spoles parazītisko kapacitāti un uzlabotu spoles spēju pārvadīt pārejošu pārspriegumu.
Normālos apstākļos, pievēršot uzmanību filtrēšanai nepieciešamās frekvenču joslas izvēlei, jo lielāka ir kopējā režīma impedance, jo labāk, tāpēc, izvēloties kopējā režīma induktoru, mums jāaplūko ierīces dati, galvenokārt saskaņā ar impedances frekvences līkni.
Turklāt, izvēloties, pievērsiet uzmanību diferenciālā režīma pretestības ietekmei uz signālu, galvenokārt koncentrējoties uz diferenciālā režīma pretestību, īpaši pievēršot uzmanību ātrgaitas portiem.
3.Magnētiskā lodīte
Digitālās shēmas EMC projektēšanas procesā mēs bieži izmantojam magnētiskās lodītes. Ferīta materiāls ir dzelzs-magnija sakausējums vai dzelzs-niķeļa sakausējums. Šim materiālam ir augsta magnētiskā caurlaidība, un tas var kalpot kā induktors starp spoles tinumiem, radot augstu frekvenci un minimālu kapacitāti.
Ferīta materiāli parasti tiek izmantoti augstās frekvencēs, jo zemās frekvencēs to galvenās induktivitātes raksturlielumi padara zudumus līnijā ļoti mazus. Augstās frekvencēs tie galvenokārt ir reaktīvās raksturlielumu attiecības un mainās atkarībā no frekvences. Praktiskos pielietojumos ferīta materiāli tiek izmantoti kā augstfrekvences vājinātāji radiofrekvenču ķēdēm.
Faktiski ferīts ir labāks līdzvērtīgs pretestības un induktivitātes paralēlam slēgumam, zemā frekvencē induktors īsslēdz pretestību, un augstā frekvencē induktora impedance kļūst diezgan augsta, tāpēc visa strāva iet caur pretestību.
Ferīts ir patērējoša ierīce, kurā augstfrekvences enerģija tiek pārveidota siltumenerģijā, ko nosaka tā elektriskās pretestības raksturlielumi. Ferīta magnētiskajām lodītēm ir labākas augstfrekvences filtrēšanas īpašības nekā parastajiem induktoriem.
Ferīts ir rezistīvs augstās frekvencēs, kas ir līdzvērtīgs induktoram ar ļoti zemu kvalitātes koeficientu, tāpēc tas var uzturēt augstu impedanci plašā frekvenču diapazonā, tādējādi uzlabojot augstfrekvences filtrēšanas efektivitāti.
Zemfrekvenču joslā impedanci veido induktivitāte. Zemfrekvencē R ir ļoti mazs, un serdes magnētiskā caurlaidība ir augsta, tāpēc induktivitāte ir liela. L ir galvenā loma, un elektromagnētiskie traucējumi tiek nomākti ar atstarošanos. Šajā laikā magnētiskā serdes zudumi ir mazi, visai ierīcei ir mazi zudumi, induktora Q raksturlielumi ir augsti, un šis induktors viegli rada rezonansi, tāpēc zemfrekvenču joslā dažreiz var rasties pastiprināti traucējumi pēc ferīta magnētisko lodīšu izmantošanas.
Augstas frekvences joslā impedanci veido pretestības komponentes. Palielinoties frekvencei, magnētiskā kodola caurlaidība samazinās, kā rezultātā samazinās induktora induktivitāte un induktīvās reaktīvās komponentes vērtība.
Tomēr šajā laikā palielinās magnētiskā kodola zudums, palielinās pretestības komponents, kā rezultātā palielinās kopējā pretestība, un, kad augstfrekvences signāls iziet cauri ferītam, elektromagnētiskie traucējumi tiek absorbēti un pārveidoti siltuma izkliedes veidā.
Ferīta slāpēšanas komponenti tiek plaši izmantoti iespiedshēmu platēs, elektrolīnijās un datu līnijās. Piemēram, iespiedshēmu plates barošanas vada ieejas galā tiek pievienots ferīta slāpēšanas elements, lai filtrētu augstfrekvences traucējumus.
Ferīta magnētiskais gredzens vai magnētiskā lodīte tiek īpaši izmantota, lai slāpētu augstfrekvences traucējumus un maksimālos traucējumus signāla līnijās un elektrolīnijās, un tai piemīt arī spēja absorbēt elektrostatiskās izlādes impulsu traucējumus. Mikroshēmu magnētisko lodīšu vai mikroshēmu induktoru izmantošana galvenokārt ir atkarīga no praktiskā pielietojuma.
Rezonanses ķēdēs tiek izmantoti mikroshēmu induktori. Ja ir jānovērš nevajadzīgs EMI troksnis, labākā izvēle ir mikroshēmu magnētisko lodīšu izmantošana.
Čipu magnētisko lodīšu un mikroshēmu induktoru pielietošana
Čipu induktori:Radiofrekvenču (RF) un bezvadu sakari, informācijas tehnoloģiju iekārtas, radaru detektori, automobiļu elektronika, mobilie tālruņi, peidžeri, audioiekārtas, personālie digitālie asistenti (PDA), bezvadu tālvadības sistēmas un zemsprieguma barošanas moduļi.
Čipa magnētiskās pērlītes:Takts ģenerēšanas shēmas, filtrēšana starp analogajām un digitālajām shēmām, I/O ieejas/izejas iekšējie savienotāji (piemēram, seriālie porti, paralēlie porti, tastatūras, peles, tālsatiksmes telekomunikācijas, lokālie tīkli), RF shēmas un loģiskās ierīces, kas ir uzņēmīgas pret traucējumiem, augstfrekvences vadītu traucējumu filtrēšana barošanas ķēdēs, datoros, printeros, videomagnetofonos (VCRS), EMI trokšņu slāpēšana televīzijas sistēmās un mobilajos tālruņos.
Magnētiskās lodītes mērvienība ir omi, jo magnētiskās lodītes mērvienība ir nominālā atbilstoši impedancei, ko tā rada noteiktā frekvencē, un impedances mērvienība arī ir omi.
Magnētiskās lodītes DATU LAPĀ parasti tiks sniegtas līknes frekvences un impedances raksturlielumi, parasti 100 MHz kā standarts, piemēram, ja frekvence ir 100 MHz, kad magnētiskās lodītes impedance ir līdzvērtīga 1000 omiem.
Filtrējamajai frekvenču joslai jāizvēlas, jo lielāka ir magnētiskās lodītes pretestība, jo labāk, parasti izvēlieties 600 omu vai lielāku pretestību.
Turklāt, izvēloties magnētiskās lodītes, jāpievērš uzmanība magnētisko lodīšu plūsmai, kas parasti jāsamazina par 80%, un, lietojot tās strāvas ķēdēs, jāņem vērā līdzstrāvas pretestības ietekme uz sprieguma kritumu.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 24. jūlijs
