Aplicarea granulelor magnetice în proiectarea EMC a sursei de alimentare comutatoare
1 Componentă de suprimare a interferențelor electromagnetice din ferită
Ferita este un material ferimagnetic cu o structură cu rețea cubică. Procesul său de fabricație și proprietățile mecanice sunt similare cu ceramica, iar culoarea sa este gri-negru. Un tip de miez magnetic folosit adesea în filtrele de interferență electromagnetică este materialul de ferită. Mulți producători furnizează materiale de ferită utilizate în mod special pentru suprimarea interferențelor electromagnetice. Acest material se caracterizează prin pierderi foarte mari la frecvențe înalte. Pentru ferite utilizate pentru suprimarea interferențelor electromagnetice, cei mai importanți parametri de performanță sunt permeabilitatea magnetică μ și densitatea fluxului magnetic de saturație Bs. Permeabilitatea magnetică μ poate fi exprimată ca număr complex, partea reală constituie inductanța, iar partea imaginară reprezintă pierderea, care crește odată cu creșterea frecvenței. Prin urmare, circuitul său echivalent este un circuit în serie format dintr-un inductor L și un rezistor R. Atât L, cât și R sunt funcții de frecvență. Când un fir trece prin acest miez de ferită, impedanța inductivă formată crește pe măsură ce frecvența crește, dar mecanismul său este complet diferit la frecvențe diferite.
În banda de joasă frecvență, impedanța este compusă din reactanța inductivă a inductorului. La frecvență joasă, R este foarte mic și permeabilitatea magnetică a miezului magnetic este mare, astfel încât inductanța este mare. L joacă un rol major. Interferența electromagnetică este reflectată și suprimată; și în acest moment, pierderea magnetică a miezului este mică, iar întregul dispozitiv este un inductor cu pierderi scăzute și caracteristici Q ridicate. Acest inductor este ușor de provocat rezonanță. Prin urmare, în banda de frecvență joasă, interferența poate fi uneori îmbunătățită după utilizarea granulelor de ferită.
În banda de înaltă frecvență, impedanța este compusă din componente de rezistență. Pe măsură ce frecvența crește, permeabilitatea magnetică a miezului magnetic scade, determinând scăderea inductanței inductorului și scăderea componentei de reactanță inductivă. Cu toate acestea, în acest moment, pierderea miezului magnetic crește și componenta de rezistență crește. , determinând creșterea impedanței totale. Când semnalele de înaltă frecvență trec prin ferită, interferența electromagnetică este absorbită și convertită în energie termică și disipată.
Componentele de suprimare a feritei sunt utilizate pe scară largă în plăcile de circuite imprimate, liniile de alimentare și liniile de date. Dacă o componentă de suprimare a ferită este adăugată la capătul de intrare al liniei de alimentare a plăcii de circuit imprimat, interferențele de înaltă frecvență pot fi filtrate. Inelele magnetice de ferită sau margele magnetice sunt utilizate în mod special pentru a suprima interferențele de înaltă frecvență și interferențele de vârf pe liniile de semnal și liniile de alimentare. De asemenea, are capacitatea de a absorbi interferența pulsului de descărcare electrostatică.
2 Principii și caracteristici ale margelelor magnetice Atunci când curentul trece prin firul din orificiul central, o pistă magnetică circulantă va fi generată în interiorul perlei magnetice. Feritele utilizate pentru controlul EMI ar trebui să fie formulate pentru a disipa cea mai mare parte a fluxului magnetic sub formă de căldură în material. Acest fenomen poate fi simulat printr-o combinație în serie de un inductor și un rezistor. asa cum se vede in poza 2
Valorile numerice ale celor două componente sunt proporționale cu lungimea perlelor magnetice, iar lungimea margelelor magnetice are un impact semnificativ asupra efectului de suprimare. Cu cât lungimea margelelor magnetice este mai mare, cu atât efectul de suprimare este mai bun. Deoarece energia semnalului este cuplată magnetic la granulele magnetice, reactanța și rezistența inductorului cresc pe măsură ce crește frecvența. Eficiența cuplarii magnetice depinde de permeabilitatea magnetică a materialului de mărgele față de aer. De obicei, pierderea materialului ferit care alcătuiește bilele magnetice poate fi exprimată ca o cantitate complexă prin permeabilitatea sa magnetică în raport cu aerul.
Materialele magnetice folosesc adesea acest raport pentru a caracteriza unghiul de pierdere. Componentele utilizate pentru suprimarea EMI necesită un unghi de pierdere mare, ceea ce înseamnă că cea mai mare parte a interferenței va fi disipată fără a fi reflectată. Varietatea materialelor de ferită disponibile în prezent oferă designerilor o gamă largă de opțiuni pentru utilizarea margelelor magnetice în diferite situații.
