вести

Уобичајена ситуација: Инжењер дизајна убацује феритну перлу у коло које има проблема са електромагнетском компатибилношћу, само да би открило да перла заправо погоршава нежељену буку. Како би то могло бити? Зар феритне перле не би требало да елиминишу енергију буке, а да не погоршају проблем?
Одговор на ово питање је прилично једноставан, али можда неће бити широко разумљив осим за оне који већину времена проводе решавајући проблеме ЕМИ. Једноставно речено, феритне перле нису феритне перле, нису феритне перле, итд. Већина произвођача феритних перли обезбеђује табела која наводи њихов број дела, импедансу на некој датој фреквенцији (обично 100 МХз), ДЦ отпор (ДЦР), максималну називну струју и неке димензије Информације (погледајте табелу 1). Све је скоро стандардно. Шта није приказано у подацима лист је информација о материјалу и одговарајуће карактеристике перформанси фреквенције.
Феритне перле су пасивни уређај који може уклонити енергију буке из кола у облику топлоте. Магнетне перле генеришу импедансу у широком фреквентном опсегу, чиме се елиминише целокупна или део нежељене енергије буке у овом фреквентном опсегу. За апликације једносмерног напона ( као што је Вцц линија ИЦ), пожељно је имати ниску вредност ДЦ отпора да би се избегли велики губици снаге у потребном извору сигнала и/или напона или струје (И2 к ДЦР губитак). Међутим, пожељно је имати висока импеданса у одређеним дефинисаним фреквентним опсезима. Према томе, импеданса је повезана са употребљеним материјалом (пропусност), величином феритне перле, бројем намотаја и структуром намотаја. Очигледно, у датој величини кућишта и специфичном материјалу који се користи , што је више намотаја, већа је импеданса, али како је физичка дужина унутрашњег намотаја дужа, то ће такође произвести већи отпор једносмерној струји. Називна струја ове компоненте је обрнуто пропорционална њеном ДЦ отпору.
Један од основних аспеката употребе феритних перли у ЕМИ апликацијама је да компонента мора бити у фази отпора. Шта то значи? Једноставно речено, то значи да „Р“ (отпор наизменичне струје) мора бити већи од „КСЛ“ (индуктивни реактанса). На фреквенцијама где је КСЛ> Р (нижа фреквенција), компонента је више као индуктор него отпорник. На фреквенцији Р> КСЛ, део се понаша као отпорник, што је обавезна карактеристика феритних перли. фреквенција на којој „Р“ постаје веће од „КСЛ“ назива се „фреквенција скретнице“. Ово је приказано на слици 1, где је фреквенција скретнице у овом примеру 30 МХз и означена је црвеном стрелицом.
Други начин да се ово погледа је у смислу онога што компонента заправо ради током својих фаза индуктивности и отпора. Као и код других апликација где импеданса индуктора није усклађена, део долазног сигнала се рефлектује назад ка извору. Ово може пружају одређену заштиту за осетљиву опрему на другој страни феритне перле, али такође уводи „Л“ у коло, што може изазвати резонанцију и осцилацију (звоњење). Стога, када су магнетне перле још увек индуктивне по природи, део енергије буке ће се рефлектовати и део енергије буке ће проћи, у зависности од вредности индуктивности и импедансе.
Када је феритна перла у отпорној фази, компонента се понаша као отпорник, тако да блокира енергију буке и апсорбује ту енергију из кола и апсорбује је у облику топлоте. Иако је конструисана на исти начин као неки индуктори, користећи исти процес, производна линија и технологија, машинерија и неки од истих материјала компоненти, феритне перле користе феритне материјале са губитком, док индуктори користе материјал за кисеоник са малим губицима гвожђа. Ово је приказано на кривој на слици 2.
На слици је приказано [μ''], што одражава понашање феритног материјала перли са губицима.
Чињеница да је импеданса дата на 100 МХз такође је део проблема селекције. У многим случајевима ЕМИ, импеданса на овој фреквенцији је ирелевантна и обмањујућа. Вредност ове „тачке“ не показује да ли се импеданса повећава, смањује , постаје равна, а импеданса достиже своју вршну вредност на овој фреквенцији, и да ли је материјал још увек у фази индуктивности или се трансформисао у фазу отпора. У ствари, многи добављачи феритних перли користе више материјала за исту феритну перлу, или барем као што је приказано у техничком листу. Види слику 3. Свих 5 кривих на овој слици су за различите феритне перле од 120 ома.
Затим, оно што корисник мора да добије је крива импедансе која показује карактеристике фреквенције феритне перле. Пример типичне криве импедансе је приказан на слици 4.
На слици 4 приказана је веома важна чињеница. Овај део је означен као феритна перла од 50 ома са фреквенцијом од 100 МХз, али је фреквенција укрштања око 500 МХз, а постиже више од 300 ома између 1 и 2,5 ГХз. Опет, само гледање у листу са подацима неће обавестити корисника о томе и може бити погрешно.
Као што је приказано на слици, својства материјала варирају. Постоји много варијанти ферита који се користе за прављење феритних перли. Неки материјали су велики губици, широкопојасни, високофреквентни, мали губици уметања и тако даље. Слика 5 приказује опште груписање према фреквенција примене и импеданса.
Још један уобичајени проблем је тај што су дизајнери штампаних плоча понекад ограничени на избор феритних перли у својој бази података о одобреним компонентама. Ако компанија има само неколико феритних перли које су одобрене за употребу у другим производима и које се сматрају задовољавајућим, у многим случајевима, није потребно процењивати и одобравати друге материјале и бројеве делова. У скоријој прошлости, ово је више пута довело до неких отежавајућих ефеката првобитног проблема ЕМИ буке описаног горе. Претходно ефикасан метод може бити применљив на следећи пројекат, или можда неће бити ефикасно. Не можете једноставно пратити ЕМИ решење претходног пројекта, посебно када се промени фреквенција потребног сигнала или фреквенција потенцијалних компоненти које зраче као што је опрема за сат.
Ако погледате две криве импедансе на слици 6, можете упоредити материјалне ефекте два слична означена дела.
За ове две компоненте импеданса на 100 МХз је 120 ома. За део са леве стране, коришћењем „Б” материјала, максимална импеданса је око 150 ома, а реализована је на 400 МХз. За део са десне стране , коришћењем "Д" материјала, максимална импеданса је 700 ома, што се постиже на приближно 700 МХз. Али највећа разлика је фреквенција скретнице. Материјал "Б" са ултра високим губицима прелази на 6 МХз (Р> КСЛ) , док веома високофреквентни “Д” материјал остаје индуктиван на око 400 МХз. Који део је исправан за коришћење? Зависи од сваке појединачне примене.
Слика 7 приказује све уобичајене проблеме који се јављају када се изаберу погрешне феритне перле да потисну ЕМИ. Нефилтрирани сигнал показује недостатке од 474,5 мВ на импулсу од 3,5 В, 1 уС.
Као резултат коришћења материјала типа са високим губицима (централни дијаграм), поднижак мерења се повећава због веће фреквенције укрштања дела. Подни ниво сигнала се повећао са 474,5 мВ на 749,8 мВ. Материјал са супер високим губицима има ниска фреквенција скретнице и добре перформансе. То ће бити прави материјал за употребу у овој апликацији (слика десно). Поднижак коришћењем овог дела је смањен на 156,3 мВ.
Како се једносмерна струја кроз перле повећава, материјал језгра почиње да се засићује. За индукторе, то се назива струја засићења и специфицира се као процентуални пад вредности индуктивности. За феритне перле, када је део у фази отпора, Ефекат засићења се огледа у смањењу вредности импедансе са фреквенцијом. Овај пад импедансе смањује ефикасност феритних перли и њихову способност да елиминишу ЕМИ (АЦ) шум. Слика 8 приказује скуп типичних ДЦ кривих пристрасности за феритне перле.
На овој слици, феритна перла је оцењена на 100 ома на 100 МХз. Ово је типична измерена импеданса када део нема једносмерну струју. Међутим, може се видети да када се примени једносмерна струја (на пример, за ИЦ ВЦЦ улаз), ефективна импеданса нагло опада. На горњој кривој, за струју од 1,0 А, ефективна импеданса се мења са 100 ома на 20 ома.100 МХз. Можда није превише критично, али нешто на шта пројектант мора да обрати пажњу. Слично, коришћењем само података о електричним карактеристикама компоненте у техничком листу добављача, корисник неће бити свестан овог феномена ДЦ пристрасности.
Као и високофреквентни РФ индуктори, смер намотаја унутрашњег калема у феритној перли има велики утицај на фреквенцијске карактеристике перле. Смер намотаја не утиче само на однос између импедансе и нивоа фреквенције, већ и мења фреквентни одзив. На слици 9, приказане су две феритне перле од 1000 ома са истом величином кућишта и истим материјалом, али са две различите конфигурације намотаја.
Намотаји левог дела су намотани у вертикалној равни и наслагани у хоризонталном смеру, што производи већу импедансу и већи фреквентни одзив од дела на десној страни намотаног у хоризонталној равни и наслаганог у вертикалном смеру. То је делимично због на нижу капацитивну реактансу (КСЦ) повезану са смањеном паразитском капацитивношћу између крајњег терминала и унутрашњег намотаја. Нижи КСЦ ће произвести вишу фреквенцију саморезонанције, а затим ће омогућити да импеданса феритне перле настави да расте све док не достиже вишу фреквенцију саморезонанције, која је већа од стандардне структуре феритне перле Вредност импеданце. Криве горње две феритне перле од 1000 ома су приказане на слици 10.
Да бисмо даље приказали ефекте исправног и погрешног избора феритних перли, користили смо једноставно тестно коло и тестну плочу да бисмо демонстрирали већину садржаја о којима је било речи. На слици 11, тестна табла показује положаје три феритне перле и означене испитне тачке „А“, „Б“ и „Ц“, који се налазе на удаљености од излазног уређаја предајника (ТКС).
Интегритет сигнала се мери на излазној страни феритних перли у свакој од три позиције и понавља се са две феритне перле направљене од различитих материјала. „А“, „Б“ и „Ц“. Затим је коришћен материјал „Д“ веће фреквенције. Резултати од тачке до тачке коришћењем ова два феритна зрна приказани су на слици 12.
„Кроз“ нефилтрирани сигнал је приказан у средњем реду, показујући нека прекорачења и поднижавања на растућим и опадајућим ивицама, респективно. Може се видети да коришћењем одговарајућег материјала за горенаведене услове тестирања, материјал са губицима ниже фреквенције показује добро прекорачење и побољшање сигнала испод нивоа на растућим и опадајућим ивицама. Ови резултати су приказани у горњем реду слике 12. Резултат употребе високофреквентних материјала може изазвати звоњење, које појачава сваки ниво и повећава период нестабилности. Ови резултати испитивања су приказано у доњем реду.
Када се посматра побољшање ЕМИ са фреквенцијом у препорученом горњем делу (слика 12) у хоризонталном скенирању приказаном на слици 13, може се видети да за све фреквенције овај део значајно смањује ЕМИ скокове и смањује укупан ниво буке на 30 до приближно У опсегу од 350 МХз, прихватљив ниво је далеко испод границе ЕМИ означене црвеном линијом. Ово је општи регулаторни стандард за опрему класе Б (ФЦЦ део 15 у Сједињеним Државама). „С“ материјал који се користи у феритним перлама се посебно користи за ове ниже фреквенције. Може се видети да када фреквенција пређе 350 МХз, „С“ материјал има ограничен утицај на оригинални, нефилтрирани ниво ЕМИ буке, али смањује велики скок на 750 МХз за око 6 дБ. Ако је главни део проблема ЕМИ буке већи од 350 МХз, потребно је да размотрити употребу феритних материјала веће фреквенције чија је максимална импеданса већа у спектру.
Наравно, свако звоњење (као што је приказано на доњој криву слике 12) се обично може избећи стварним тестирањем перформанси и/или софтвером за симулацију, али се надамо да ће овај чланак омогућити читаоцима да заобиђу многе уобичајене грешке и смање потребу за изаберите тачно време за феритне перле и обезбедите „образованије“ почетне тачке када су феритне перле потребне за решавање проблема ЕМИ.
Коначно, најбоље је одобрити серију или серију феритних перли, а не само један број дела, за више избора и флексибилност дизајна. Треба напоменути да различити добављачи користе различите материјале и да се перформансе фреквенције сваког добављача морају прегледати , посебно када се вишеструко купује за исти пројекат. Ово је мало лако урадити први пут, али када се делови унесу у базу података компоненти под контролним бројем, могу се користити било где. Важно је да су фреквенцијске перформансе делова различитих добављача веома сличне како би се елиминисала могућност других примена у будућности. Дошло је до проблема. Најбољи начин је да добијете сличне податке од различитих добављача, и да бар имате криву импедансе. Ово ће такође осигурати да се исправне феритне перле користе за решавање вашег ЕМИ проблема.
Цхрис Буркет ради у ТДК од 1995. године и сада је виши инжењер апликација, подржавајући велики број пасивних компоненти. Био је укључен у дизајн производа, техничку продају и маркетинг. Мр. Буркет је написао и објавио техничке радове на многим форумима. Буркет је добио три америчка патента за оптичке/механичке прекидаче и кондензаторе.
Ин Цомплианце је главни извор вести, информација, образовања и инспирације за професионалце у области електротехнике и електронике.
Ваздухопловство Аутомобилске комуникације Потрошачка електроника Образовање Енергетика и електроенергетска индустрија Информационе технологије Медицина Војска и национална одбрана