Aplikace magnetických kuliček v EMC návrhu spínaných zdrojů
1 Feritový prvek pro potlačení EMI
Ferit je železný magnetický materiál s kubickou mřížkovou strukturou. Jeho výrobní proces a mechanické vlastnosti jsou podobné keramice, barva je šedočerná. Filtry EMI se často používají ve třídě magnetického jádra z feritového materiálu, mnoho výrobců poskytuje feritový materiál speciálně pro potlačení EMI. Tento materiál se vyznačuje velmi velkou vysokofrekvenční ztrátou. Pro ferit pro potlačení EMI jsou nejdůležitější výkonnostní parametry permeabilita μ a hustota saturačního toku Bs. Permeabilitu μ lze vyjádřit jako komplexní číslo, přičemž reálnou část tvoří indukčnost a imaginární část představuje ztrátu, která roste s frekvencí. Jeho ekvivalentní obvod je tedy sériový obvod sestávající z induktoru L a rezistoru R. L i R jsou funkcemi frekvence. Když drát prochází tímto feritovým jádrem, výsledná indukční impedance formálně roste s frekvencí
Indukční impedance se formálně zvyšuje s rostoucí frekvencí, ale mechanismus je na různých frekvencích zcela odlišný.
V nízkofrekvenčním pásmu je impedance indukčností indukčnosti, nízkofrekvenční R je velmi malá, magnetická permeabilita jádra je vysoká, indukčnost je tedy velká, L hraje hlavní roli v elektromagnetickém rušení se odráží a potlačeno; a tentokrát je ztráta jádra malá, celé zařízení má nízkoztrátovou, vysokou Q charakteristiku indukčnosti, která je náchylná k rezonanci, takže v nízkofrekvenčním pásmu mohou nastat situace, kdy použití feritových kuliček po zesílení interference jevu.
Ve vysokofrekvenčním pásmu je impedance složena z odporových složek, jak frekvence stoupá, magnetická permeabilita jádra klesá, což má za následek pokles indukčnosti induktoru, indukční složka klesá, tentokrát však ztráta jádra se zvětšuje odporová složka, což má za následek zvýšení celkové impedance, když jsou vysokofrekvenční signály přes feritové, elektromagnetické rušení absorbovány a převedeny do formy rozptylu tepelné energie.
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. Feritový magnetický kroužek nebo kulička určená k inhibici signálových vedení, silových vedení na vysokofrekvenčním rušení a rušení špiček, má také schopnost absorbovat rušení elektrostatických výbojů.
2 Princip a vlastnosti magnetické kuličky, když proud protéká jejím středovým otvorem v drátu, bude se jednat o vnitřní cirkulaci magnetické kuličky v magnetických kanálech. Když je ferit formulován pro kontrolu EMI, mělo by být možné rozptýlit většinu magnetického toku jako teplo v materiálu. Tento jev lze modelovat sériovou kombinací induktoru a rezistoru. Jak je znázorněno na obrázku 2
Číselná velikost obou složek je přímo úměrná délce housenky a délka housenky má významný vliv na potlačení, přičemž větší délka housenky poskytuje lepší potlačení. Když je energie signálu magneticky spojena s kuličkami, reaktance a odpor induktoru se zvyšují s frekvencí. Účinnost magnetické vazby závisí na magnetické permeabilitě materiálu kuliček vůči vzduchu. Ztráta feritového materiálu, který normálně tvoří kuličku, může být vyjádřena jako komplexní veličina její propustností vzhledem ke vzduchu.
Magnetické materiály se často vyznačují tímto poměrem ke ztrátovému úhlu. Pro komponenty pro potlačení EMI je vyžadován velký ztrátový úhel, což znamená, že většina rušení bude rozptýlena.
To znamená, že většina rušení bude rozptýlena a neodrazí se. Široká škála feritových materiálů, které jsou dnes k dispozici, dává návrhářům široký výběr korálků pro použití v různých aplikacích.
