Anvendelse av magnetiske perler i EMC-design av byttestrømforsyninger
EMC-problemer har blitt et hett og utfordrende problem innen elektronisk design og produksjon i dag. EMC-problemet i praktiske applikasjoner er svært komplekst og kan ikke løses utelukkende med teoretisk kunnskap. Den er mer avhengig av elektroniske ingeniørers praktiske erfaring. For bedre å løse problemet med EMC i elektroniske produkter, er det hovedsakelig nødvendig å vurdere jording, krets- og PCB-kortdesign, kabeldesign, skjermingsdesign og andre problemer.
Denne artikkelen forklarer viktigheten av magnetiske perler i EMC-aspektet ved å bytte strømforsyning ved å introdusere deres grunnleggende prinsipper og egenskaper, for å gi flere og bedre valg for å bytte strømforsyningsproduktdesignere når de designer nye produkter.
1 Ferritt elektromagnetisk interferensundertrykkende element
Ferritt er en type ferromagnetisk materiale med en kubisk gitterstruktur. Dens produksjonsprosess og mekaniske egenskaper ligner på keramikk, med en grå svart farge. En type magnetisk kjerne som vanligvis brukes i elektromagnetiske interferensfiltre er ferrittmateriale, og mange produsenter tilbyr ferrittmaterialer spesielt for elektromagnetisk interferensundertrykkelse. Karakteristisk for dette materialet er dets høyfrekvente tap. Den viktigste ytelsesparameteren for ferritt brukt for å undertrykke elektromagnetisk interferens er magnetisk permeabilitet μ og metningsmagnetisk flukstetthet Bs. Magnetisk permeabilitet μ Det kan uttrykkes som et komplekst tall, der den reelle delen danner induktansen og den imaginære delen representerer tapet, som øker med frekvensen. Derfor er dens ekvivalente krets en seriekrets som består av induktans L og motstand R, som begge er funksjoner av frekvens. Når ledningen går gjennom denne ferrittkjernen, øker den dannede induktansimpedansen formelt med økende frekvens, men mekanismen er helt annerledes ved forskjellige frekvenser.
I lavfrekvensområdet er impedansen sammensatt av den induktive reaktansen til induktoren. Ved lave frekvenser er R veldig liten, og den magnetiske permeabiliteten til den magnetiske kjernen er høy. Derfor er induktansen stor, og L spiller en hovedrolle. Elektromagnetisk interferens undertrykkes av refleksjon; Og på dette tidspunktet er tapet av den magnetiske kjernen relativt lite, og hele enheten er en lavtap, høy Q-karakteristisk induktor, som er utsatt for resonans. Derfor, i lavfrekvensområdet, kan det noen ganger være interferensforsterkning etter bruk av ferrittmagnetiske perler.
I høyfrekvensområdet er impedansen sammensatt av motstandskomponenter. Når frekvensen øker, avtar den magnetiske permeabiliteten til den magnetiske kjernen, noe som resulterer i en reduksjon i induktansen og induktanskomponentene til induktansen. På dette tidspunktet øker imidlertid tapet av den magnetiske kjernen, og motstandskomponenten øker, noe som resulterer i en økning i den totale impedansen. Når det høyfrekvente signalet passerer gjennom ferritten, absorberes elektromagnetisk interferens og omdannes til varmeenergi for spredning.
Ferrittdempende komponenter er mye brukt i trykte kretskort, kraftledninger og datalinjer. Hvis en ferrittdempende komponent legges til strømlinjeinntaket på kretskortet, kan høyfrekvent interferens filtreres ut. Ferrittmagnetiske ringer eller perler er spesielt designet for å undertrykke høyfrekvente og toppinterferens på signal- og kraftledninger, og de har også evnen til å absorbere elektrostatisk utladningspulsinterferens.
Prinsippet og egenskapene til magnetiske perler: Når strømmen går gjennom en ledning i kjernehullet, blir det et magnetisk spor som sirkulerer inne i den magnetiske perlen. Ved klargjøring av ferritt for EMI-kontroll bør det være mulig å spre mesteparten av den magnetiske fluksen som varme i materialet. Dette fenomenet kan simuleres av en seriekombinasjon av en induktor og en motstand.
Signalenergien er magnetisk koblet til de magnetiske kulene, slik at reaktansen og motstanden til induktoren øker med økende frekvens. Effektiviteten til magnetisk kobling avhenger av permeabiliteten til det magnetiske perlematerialet i forhold til luft. Tapet av ferrittmaterialer som typisk utgjør magnetiske perler kan uttrykkes som en kompleks mengde ved deres relative permeabilitet for luft.
Magnetiske materialer er ofte preget av tapsvinkelen ved å bruke dette forholdet. Bruk av EMI-undertrykkelseskomponenter krever en stor tapsvinkel, noe som betyr at det meste av interferensen vil forsvinne uten å bli reflektert. De forskjellige tilgjengelige ferrittmaterialene som for tiden er tilgjengelige, gir designere et bredt spekter av muligheter for å bruke magnetiske perler i forskjellige situasjoner.
