Anvendelse av magnetiske perler i EMC-design av byttestrømforsyning
1 Ferrittkomponent for elektromagnetisk interferensundertrykkelse
Ferritt er et ferrimagnetisk materiale med en kubisk gitterstruktur. Dens produksjonsprosess og mekaniske egenskaper ligner på keramikk, og fargen er grå-svart. En type magnetisk kjerne som ofte brukes i elektromagnetiske interferensfiltre er ferrittmateriale. Mange produsenter leverer ferrittmaterialer spesielt brukt for elektromagnetisk interferensundertrykkelse. Dette materialet er preget av svært høye tap ved høye frekvenser. For ferritter som brukes til å undertrykke elektromagnetisk interferens, er de viktigste ytelsesparametrene magnetisk permeabilitet μ og metningsmagnetisk flukstetthet Bs. Magnetisk permeabilitet μ kan uttrykkes som et komplekst tall, den reelle delen utgjør induktansen, og den imaginære delen representerer tapet, som øker med økningen av frekvensen. Derfor er dens ekvivalente krets en seriekrets som består av en induktor L og en motstand R. Både L og R er funksjoner av frekvens. Når en ledning passerer gjennom denne ferrittkjernen, øker den dannede induktive impedansen i form når frekvensen øker, men dens mekanisme er helt annerledes ved forskjellige frekvenser.
I lavfrekvensbåndet er impedansen sammensatt av den induktive reaktansen til induktoren. Ved lav frekvens er R veldig liten og den magnetiske permeabiliteten til den magnetiske kjernen høy, så induktansen er stor. L spiller en stor rolle. Den elektromagnetiske interferensen reflekteres og undertrykkes; og på dette tidspunktet er det magnetiske kjernetapet lite, og hele enheten er en induktor med lavt tap og høye Q-egenskaper. Denne induktoren er lett å forårsake resonans. Derfor, i lavfrekvensbåndet, kan interferens noen ganger bli forsterket etter bruk av ferrittkuler.
I høyfrekvensbåndet er impedansen sammensatt av motstandskomponenter. Når frekvensen øker, reduseres den magnetiske permeabiliteten til den magnetiske kjernen, noe som fører til at induktansen til induktoren reduseres og den induktive reaktanskomponenten reduseres. På dette tidspunktet øker imidlertid tapet av den magnetiske kjernen og motstandskomponenten øker. , noe som får den totale impedansen til å øke. Når høyfrekvente signaler passerer gjennom ferritten, absorberes den elektromagnetiske interferensen og omdannes til varmeenergi og spres.
Ferrittdempende komponenter er mye brukt i trykte kretskort, kraftledninger og datalinjer. Hvis en ferrittdempende komponent legges til innløpsenden av strømledningen til det trykte kretskortet, kan høyfrekvent interferens filtreres ut. Ferrittmagnetiske ringer eller magnetiske perler er spesielt brukt til å undertrykke høyfrekvent interferens og pigginterferens på signallinjer og kraftlinjer. Den har også evnen til å absorbere elektrostatisk utladningspulsinterferens.
2 Prinsipper og egenskaper for magnetiske perler Når det flyter strøm gjennom ledningen i det sentrale hullet, vil det genereres et sirkulerende magnetisk spor inne i den magnetiske perlen. Ferritter som brukes til EMI-kontroll bør formuleres for å spre mesteparten av den magnetiske fluksen som varme i materialet. Dette fenomenet kan simuleres av en seriekombinasjon av en induktor og en motstand. som vist på bilde 2
De numeriske verdiene til de to komponentene er proporsjonale med lengden på de magnetiske perlene, og lengden på de magnetiske perlene har en betydelig innvirkning på undertrykkelseseffekten. Jo lengre lengde de magnetiske kulene er, desto bedre undertrykkelseseffekt. Siden signalenergien er magnetisk koblet til de magnetiske kulene, øker reaktansen og motstanden til induktoren når frekvensen øker. Effektiviteten til magnetisk kobling avhenger av den magnetiske permeabiliteten til perlematerialet i forhold til luft. Vanligvis kan tapet av ferrittmaterialet som utgjør de magnetiske kulene uttrykkes som en kompleks mengde ved dens magnetiske permeabilitet i forhold til luft.
Magnetiske materialer bruker ofte dette forholdet for å karakterisere tapsvinkelen. Komponentene som brukes til EMI-undertrykkelse krever en stor tapsvinkel, noe som betyr at det meste av interferensen vil forsvinne uten å bli reflektert. Variasjonen av tilgjengelige ferrittmaterialer som for tiden er tilgjengelige gir designere et bredt spekter av valg for bruk av magnetiske perler i forskjellige situasjoner.
