Els condensadors de filtre, els inductors de mode comú i les perles magnètiques són figures habituals en els circuits de disseny EMC i també són tres potents eines per eliminar la interferència electromagnètica.
Pel paper d'aquests tres en el circuit, crec que hi ha molts enginyers que no entenen, l'article del disseny d'una anàlisi detallada del principi d'eliminació dels tres EMC més nítids.
1.Condensador de filtre
Tot i que la ressonància del condensador no és desitjable des del punt de vista de filtrar el soroll d'alta freqüència, la ressonància del condensador no sempre és perjudicial.
Quan es determina la freqüència del soroll a filtrar, la capacitat del condensador es pot ajustar de manera que el punt de ressonància només caigui sobre la freqüència de pertorbació.
En enginyeria pràctica, la freqüència del soroll electromagnètic que s'ha de filtrar és sovint tan alta com a centenars de MHz, o fins i tot més d'1 GHz. Per a un soroll electromagnètic d'alta freqüència, és necessari utilitzar un condensador de nucli per filtrar eficaçment.
La raó per la qual els condensadors normals no poden filtrar eficaçment el soroll d'alta freqüència es deu a dues raons:
(1) Una de les raons és que la inductància del cable del condensador provoca una ressonància del condensador, que presenta una gran impedància al senyal d'alta freqüència i debilita l'efecte de derivació del senyal d'alta freqüència;
(2) Una altra raó és que la capacitat parasitària entre els cables que acoblen el senyal d'alta freqüència, reduint l'efecte de filtratge.
La raó per la qual el condensador de nucli pot filtrar eficaçment el soroll d'alta freqüència és que el condensador de nucli no només no té el problema que la inductància del plom fa que la freqüència de ressonància del condensador sigui massa baixa.
I el condensador de nucli es pot instal·lar directament al panell metàl·lic, utilitzant el panell metàl·lic per fer el paper d'aïllament d'alta freqüència. Tanmateix, quan s'utilitza el condensador a través del nucli, el problema al qual cal prestar atenció és el problema d'instal·lació.
La major debilitat del condensador de nucli passant és la por a l'impacte de temperatura i temperatura alta, que causa grans dificultats a l'hora de soldar el condensador de nucli passant al panell metàl·lic.
Molts condensadors es fan malbé durant la soldadura. Especialment quan cal instal·lar un gran nombre de condensadors centrals al panell, sempre que hi hagi danys, és difícil de reparar, ja que quan s'elimina el condensador danyat, causarà danys a altres condensadors propers.
2. Inductància de mode comú
Com que els problemes als quals s'enfronta EMC són majoritàriament interferències de mode comú, els inductors de mode comú també són un dels nostres components potents que s'utilitzen habitualment.
L'inductor de mode comú és un dispositiu de supressió d'interferències de mode comú amb ferrita com a nucli, que consta de dues bobines de la mateixa mida i el mateix nombre de voltes enrotllades simètricament al mateix nucli magnètic d'anell de ferrita per formar un dispositiu de quatre terminals, que té un gran efecte de supressió d'inductància per al senyal de mode comú i una petita inductància de fuga per al senyal de mode diferencial.
El principi és que quan flueix el corrent en mode comú, el flux magnètic de l'anell magnètic es superposa, tenint així una inductància considerable, que inhibeix el corrent en mode comú, i quan les dues bobines flueixen a través del corrent en mode diferencial, el flux magnètic a l'anell magnètic s'anul·len mútuament i gairebé no hi ha inductància, de manera que el corrent en mode diferencial pot passar sense atenuació.
Per tant, l'inductor de mode comú pot suprimir eficaçment el senyal d'interferència de mode comú a la línia equilibrada, però no té cap efecte en la transmissió normal del senyal de mode diferencial.
Els inductors de mode comú han de complir els requisits següents quan es fabriquen:
(1) Els cables enrotllats al nucli de la bobina s'han d'aïllar per assegurar-se que no hi hagi un curtcircuit entre les voltes de la bobina sota l'acció de la sobretensió instantània;
(2) Quan la bobina flueix a través del gran corrent instantani, el nucli magnètic no s'ha de saturat;
(3) El nucli magnètic de la bobina s'ha d'aïllar de la bobina per evitar una ruptura entre els dos sota l'acció de la sobretensió instantània;
(4) La bobina s'ha d'enrotllar en una sola capa tant com sigui possible, per reduir la capacitat paràsit de la bobina i millorar la capacitat de la bobina per transmetre sobretensió transitòria.
En circumstàncies normals, tot prestant atenció a la selecció de la banda de freqüència necessària per filtrar, com més gran sigui la impedància de mode comú, millor, per la qual cosa hem de mirar les dades del dispositiu en seleccionar l'inductor de mode comú, principalment segons el corba de freqüència d'impedància.
A més, a l'hora de seleccionar, presteu atenció a l'impacte de la impedància del mode diferencial en el senyal, centrant-vos principalment en la impedància del mode diferencial, prestant especial atenció als ports d'alta velocitat.
3. Perla magnètica
En el procés de disseny d'EMC del circuit digital del producte, sovint utilitzem perles magnètiques, el material de ferrita és un aliatge de ferro-magnesi o un aliatge de ferro-níquel, aquest material té una alta permeabilitat magnètica, pot ser l'inductor entre el bobinat de la bobina en cas d'alta freqüència i capacitat mínima generada d'alta resistència.
Els materials de ferrita s'utilitzen normalment a freqüències altes, perquè a freqüències baixes les seves principals característiques d'inductància fan que la pèrdua a la línia sigui molt petita. A freqüències altes, són principalment relacions característiques de la reactància i canvien amb la freqüència. En aplicacions pràctiques, els materials de ferrita s'utilitzen com a atenuadors d'alta freqüència per a circuits de radiofreqüència.
De fet, la ferrita és millor equivalent al paral·lel de resistència i inductància, la resistència és curtcircuitada per l'inductor a baixa freqüència i la impedància de l'inductor es fa bastant alta a alta freqüència, de manera que el corrent passa per la resistència.
La ferrita és un dispositiu consumidor en el qual l'energia d'alta freqüència es converteix en energia tèrmica, que ve determinada per les seves característiques de resistència elèctrica. Les perles magnètiques de ferrita tenen millors característiques de filtratge d'alta freqüència que els inductors normals.
La ferrita és resistiva a altes freqüències, equivalent a un inductor amb un factor de qualitat molt baix, de manera que pot mantenir una alta impedància en un ampli rang de freqüències, millorant així l'eficiència del filtratge d'alta freqüència.
A la banda de baixa freqüència, la impedància es compon d'inductància. A baixa freqüència, R és molt petit i la permeabilitat magnètica del nucli és alta, de manera que la inductància és gran. L juga un paper important, i la interferència electromagnètica es suprimeix mitjançant la reflexió. I en aquest moment, la pèrdua del nucli magnètic és petita, tot el dispositiu té una pèrdua baixa, les característiques d'alta Q de l'inductor, aquest inductor és fàcil de causar ressonància, de manera que a la banda de baixa freqüència, de vegades pot haver-hi interferències millorades. després de l'ús de perles magnètiques de ferrita.
A la banda d'alta freqüència, la impedància es compon de components de resistència. A mesura que augmenta la freqüència, la permeabilitat del nucli magnètic disminueix, donant lloc a una disminució de la inductància de l'inductor i una disminució del component de la reactància inductiva.
Tanmateix, en aquest moment, la pèrdua del nucli magnètic augmenta, el component de resistència augmenta, donant lloc a un augment de la impedància total, i quan el senyal d'alta freqüència passa per la ferrita, la interferència electromagnètica s'absorbeix i es converteix en la forma de dissipació de calor.
Els components de supressió de ferrita s'utilitzen àmpliament en plaques de circuits impresos, línies elèctriques i línies de dades. Per exemple, s'afegeix un element de supressió de ferrita a l'extrem d'entrada del cable d'alimentació de la placa impresa per filtrar les interferències d'alta freqüència.
L'anell magnètic de ferrita o la perla magnètica s'utilitzen especialment per suprimir la interferència d'alta freqüència i la interferència màxima a les línies de senyal i les línies elèctriques, i també té la capacitat d'absorbir la interferència de pols de descàrrega electrostàtica. L'ús de perles magnètiques de xip o inductors de xip depèn principalment de l'aplicació pràctica.
Els inductors de xip s'utilitzen en circuits ressonants. Quan cal eliminar el soroll EMI innecessari, l'ús de perles magnètiques de xip és la millor opció.
Aplicació de perles magnètiques xip i inductors de xip
Inductors de xip:Radiofreqüència (RF) i comunicacions sense fil, equips de tecnologia de la informació, detectors de radar, electrònica per a automòbils, telèfons mòbils, buscapersones, equips d'àudio, assistents digitals personals (PDA), sistemes de control remot sense fil i mòduls d'alimentació de baixa tensió.
Xip perles magnètiques:Circuits generadors de rellotges, filtratge entre circuits analògics i digitals, connectors interns d'entrada/sortida d'E/S (com ara ports sèrie, ports paral·lels, teclats, ratolins, telecomunicacions de llarga distància, xarxes d'àrea local), circuits de RF i dispositius lògics susceptibles a interferències, filtratge d'interferències conduïdes d'alta freqüència en circuits d'alimentació, ordinadors, impressores, gravadores de vídeo (VCRS), supressió de soroll EMI en sistemes de televisió i telèfons mòbils.
La unitat de la perla magnètica és ohms, perquè la unitat de la perla magnètica és nominal d'acord amb la impedància que produeix a una freqüència determinada, i la unitat d'impedància també és ohms.
La FITXA DE DADES de la perla magnètica generalment proporcionarà les característiques de freqüència i impedància de la corba, generalment 100 MHz com a estàndard, per exemple, quan la freqüència de 100 MHz quan la impedància de la perla magnètica és equivalent a 1000 ohms.
Per a la banda de freqüència que volem filtrar, hem de triar com més gran sigui la impedància de la perla magnètica, millor, normalment escollim una impedància de 600 ohms o més.
A més, en seleccionar les perles magnètiques, cal parar atenció al flux de les perles magnètiques, que generalment s'ha de reduir en un 80%, i s'ha de tenir en compte la influència de la impedància de CC sobre la caiguda de tensió quan s'utilitza en circuits d'alimentació.
Hora de publicació: 24-jul-2023
