Aplikace magnetických kuliček v EMC návrhu spínaného zdroje
1 Feritová součástka pro potlačení elektromagnetického rušení
Ferit je ferimagnetický materiál s kubickou mřížkovou strukturou. Jeho výrobní proces a mechanické vlastnosti jsou podobné keramice a jeho barva je šedočerná. Typ magnetického jádra často používaný v elektromagnetických interferenčních filtrech je feritový materiál. Mnoho výrobců poskytuje feritové materiály speciálně používané pro potlačení elektromagnetického rušení. Tento materiál se vyznačuje velmi vysokými ztrátami při vysokých frekvencích. U feritů používaných k potlačení elektromagnetického rušení jsou nejdůležitější výkonnostní parametry magnetická permeabilita μ a saturační hustota magnetického toku Bs. Magnetickou permeabilitu μ lze vyjádřit jako komplexní číslo, reálnou část tvoří indukčnost a imaginární část představuje ztrátu, která se zvyšuje s rostoucí frekvencí. Proto je jeho ekvivalentní obvod sériový obvod sestávající z induktoru L a rezistoru R. L i R jsou funkcemi frekvence. Když drát prochází tímto feritovým jádrem, vytvořená indukční impedance se zvyšuje s rostoucí frekvencí, ale její mechanismus je při různých frekvencích zcela odlišný.
V nízkofrekvenčním pásmu je impedance složena z indukční reaktance induktoru. Při nízké frekvenci je R velmi malé a magnetická permeabilita magnetického jádra je vysoká, takže indukčnost je velká. L hraje hlavní roli. Elektromagnetické rušení se odráží a potlačuje; a v tomto okamžiku je magnetický Ztráta jádra je malá a celé zařízení je induktor s nízkou ztrátou a vysokou Q charakteristikou. Tento induktor snadno způsobí rezonanci. Proto v nízkofrekvenčním pásmu může být někdy po použití feritových kuliček zesíleno rušení.
Ve vysokofrekvenčním pásmu je impedance složena z odporových složek. S rostoucí frekvencí klesá magnetická permeabilita magnetického jádra, což způsobuje snížení indukčnosti induktoru a snížení indukční složky reaktance. V této době však narůstá ztráta magnetického jádra a zvyšuje se odporová složka. , což způsobí zvýšení celkové impedance. Když vysokofrekvenční signály procházejí feritem, elektromagnetické rušení je absorbováno a přeměněno na tepelnou energii a rozptýleno.
Feritové odrušovací komponenty jsou široce používány v deskách plošných spojů, elektrických vedeních a datových vedeních. Pokud je na vstupní konec napájecího vedení desky s plošnými spoji přidán feritový odrušovací prvek, lze odfiltrovat vysokofrekvenční rušení. Feritové magnetické kroužky nebo magnetické kuličky se používají speciálně k potlačení vysokofrekvenčního rušení a špičatého rušení na signálních a silových vedeních. Má také schopnost absorbovat rušení elektrostatickým výbojem.
2 Principy a vlastnosti magnetických perliček Když proud protéká drátem ve středovém otvoru, uvnitř magnetické perličky se vytvoří cirkulující magnetická stopa. Ferity používané pro řízení EMI by měly být formulovány tak, aby rozptýlily většinu magnetického toku jako teplo v materiálu. Tento jev lze simulovat sériovou kombinací induktoru a rezistoru. jak je znázorněno na obrázku 2
Číselné hodnoty dvou složek jsou úměrné délce magnetických kuliček a délka magnetických kuliček má významný vliv na účinek potlačení. Čím delší je délka magnetických kuliček, tím lepší je účinek potlačení. Protože energie signálu je magneticky spojena s magnetickými kuličkami, reaktance a odpor induktoru se zvyšují se zvyšující se frekvencí. Účinnost magnetické vazby závisí na magnetické permeabilitě materiálu kuliček vůči vzduchu. Obvykle lze ztrátu feritového materiálu, který tvoří magnetické kuličky, vyjádřit jako komplexní veličinu jeho magnetickou permeabilitou vůči vzduchu.
Magnetické materiály často používají tento poměr k charakterizaci úhlu ztráty. Součásti používané pro potlačení EMI vyžadují velký ztrátový úhel, což znamená, že většina rušení bude rozptýlena, aniž by se odrazila. Rozmanitost dostupných feritových materiálů, které jsou v současné době k dispozici, poskytuje návrhářům širokou škálu možností pro použití magnetických kuliček v různých situacích.
