Filterkondensatorer, common-mode induktorer og magnetiske perler er almindelige figurer i EMC-designkredsløb og er også tre kraftfulde værktøjer til at eliminere elektromagnetisk interferens.
For rollen som disse tre i kredsløbet, jeg tror, der er mange ingeniører ikke forstår, artiklen fra udformningen af en detaljeret analyse af princippet om at eliminere de tre EMC skarpeste.
1.Filter kondensator
Selvom resonansen af kondensatoren er uønsket ud fra et synspunkt om at filtrere højfrekvent støj, er kondensatorens resonans ikke altid skadelig.
Når frekvensen af støjen, der skal filtreres, er bestemt, kan kondensatorens kapacitet justeres, så resonanspunktet netop falder på forstyrrelsesfrekvensen.
I praktisk teknik er frekvensen af elektromagnetisk støj, der skal filtreres, ofte så høj som hundredvis af MHz, eller endda mere end 1 GHz. For sådan højfrekvent elektromagnetisk støj er det nødvendigt at bruge en gennemgående kondensator for effektivt at filtrere fra.
Grunden til, at almindelige kondensatorer ikke effektivt kan bortfiltrere højfrekvent støj, er på grund af to årsager:
(1) En grund er, at induktansen af kondensatorledningen forårsager kondensatorresonans, som giver en stor impedans til højfrekvenssignalet og svækker bypass-effekten af højfrekvenssignalet;
(2) En anden grund er, at den parasitære kapacitans mellem ledningerne, der kobler højfrekvenssignalet, reducerer filtreringseffekten.
Grunden til, at den gennemgående kondensator effektivt kan bortfiltrere højfrekvent støj, er, at den gennemgående kondensator ikke kun ikke har det problem, at ledningsinduktansen forårsager, at kondensatorens resonansfrekvens er for lav.
Og den gennemgående kondensator kan installeres direkte på metalpanelet ved at bruge metalpanelet til at spille rollen som højfrekvent isolering. Men når du bruger den gennemgående kondensator, er problemet at være opmærksom på installationsproblemet.
Den største svaghed ved den gennemgående kondensator er frygten for høj temperatur og temperaturpåvirkning, hvilket giver store vanskeligheder ved svejsning af den gennemgående kondensator til metalpanelet.
Mange kondensatorer bliver beskadiget under svejsning. Især når et stort antal kernekondensatorer skal installeres på panelet, så længe der er en skade, er det svært at reparere, for når den beskadigede kondensator fjernes, vil det forårsage skade på andre nærliggende kondensatorer.
2.Common mode induktans
Da problemerne med EMC for det meste er common mode interferens, er common mode induktorer også en af vores almindeligt anvendte kraftfulde komponenter.
Common mode induktoren er en common mode interferensundertrykkelsesanordning med ferrit som kernen, som består af to spoler af samme størrelse og samme antal vindinger symmetrisk viklet på den samme ferritring magnetiske kerne for at danne en fire-terminal enhed, som har en stor induktansundertrykkelseseffekt for common mode-signalet og en lille lækinduktans for differential-mode-signalet.
Princippet er, at når common-mode-strømmen løber, overlejrer den magnetiske flux i den magnetiske ring hinanden og har således en betydelig induktans, som hæmmer common-mode-strømmen, og når de to spoler strømmer gennem differential-mode-strømmen, den magnetiske flux i den magnetiske ring ophæver hinanden, og der er næsten ingen induktans, så differentialtilstandsstrømmen kan passere uden dæmpning.
Derfor kan common mode induktoren effektivt undertrykke common mode interferenssignalet i den balancerede linje, men har ingen effekt på den normale transmission af differential mode signalet.
Common mode induktorer skal opfylde følgende krav, når de fremstilles:
(1) Ledningerne, der er viklet på spolekernen, skal isoleres for at sikre, at der ikke er nogen kortslutning mellem spolens vindinger under påvirkning af øjeblikkelig overspænding;
(2) Når spolen strømmer gennem den øjeblikkelige store strøm, bør den magnetiske kerne ikke være mættet;
(3) Den magnetiske kerne i spolen skal være isoleret fra spolen for at forhindre sammenbrud mellem de to under påvirkning af øjeblikkelig overspænding;
(4) Spolen skal så vidt muligt vikles i et enkelt lag for at reducere spolens parasitære kapacitans og øge spolens evne til at transmittere transient overspænding.
Under normale omstændigheder, mens man er opmærksom på valget af det frekvensbånd, der kræves for at filtrere, jo større common-mode-impedansen er, jo bedre, så vi skal se på enhedsdataene, når vi vælger common-mode-induktoren, hovedsagelig i henhold til impedans frekvenskurve.
Derudover skal du, når du vælger, være opmærksom på virkningen af differential mode impedans på signalet, hovedsageligt med fokus på differential mode impedans, især være opmærksom på højhastighedsporte.
3. Magnetisk perle
I produktets digitale kredsløb EMC-designproces bruger vi ofte magnetiske perler, ferritmateriale er jern-magnesium-legering eller jern-nikkel-legering, dette materiale har en høj magnetisk permeabilitet, han kan være induktoren mellem spolens vikling i tilfælde af høj frekvens og høj modstand genereret kapacitans minimum.
Ferritmaterialer bruges normalt ved høje frekvenser, fordi deres vigtigste induktansegenskaber ved lave frekvenser gør tabet på linjen meget lille. Ved høje frekvenser er de hovedsageligt reaktanskarakteristiske forhold og ændres med frekvensen. I praktiske applikationer bruges ferritmaterialer som højfrekvente dæmpere til radiofrekvenskredsløb.
Faktisk svarer ferrit bedre til parallelen mellem modstand og induktans, modstanden kortsluttes af induktoren ved lav frekvens, og induktorimpedansen bliver ret høj ved høj frekvens, så strømmen hele passerer gennem modstanden.
Ferrit er en forbrugende enhed, hvor højfrekvent energi omdannes til varmeenergi, som bestemmes af dens elektriske modstandskarakteristika. Ferritmagnetiske perler har bedre højfrekvente filtreringsegenskaber end almindelige induktorer.
Ferrit er resistivt ved høje frekvenser, svarende til en induktor med en meget lav kvalitetsfaktor, så den kan opretholde en høj impedans over et bredt frekvensområde og derved forbedre effektiviteten af højfrekvensfiltrering.
I lavfrekvensbåndet er impedansen sammensat af induktans. Ved lav frekvens er R meget lille, og kernens magnetiske permeabilitet er høj, så induktansen er stor. L spiller en stor rolle, og elektromagnetisk interferens undertrykkes af refleksion. Og på dette tidspunkt er tabet af den magnetiske kerne lille, hele enheden er et lavt tab, høj Q-karakteristik af induktoren, denne induktor er let at forårsage resonans, så i lavfrekvensbåndet kan der nogle gange være øget interferens efter brug af ferritmagnetiske perler.
I højfrekvensbåndet er impedansen sammensat af modstandskomponenter. Når frekvensen stiger, falder permeabiliteten af den magnetiske kerne, hvilket resulterer i et fald i induktansen af induktoren og et fald i den induktive reaktanskomponent.
Men på dette tidspunkt øges tabet af den magnetiske kerne, modstandskomponenten øges, hvilket resulterer i en stigning i den totale impedans, og når højfrekvente signalet passerer gennem ferriten, absorberes den elektromagnetiske interferens og omdannes til formen af varmeafledning.
Ferritundertrykkelseskomponenter er meget udbredt i printkort, elledninger og dataledninger. For eksempel tilføjes et ferritundertrykkelseselement til indgangsenden af strømkablet på printkortet for at bortfiltrere højfrekvent interferens.
Ferritmagnetisk ring eller magnetisk perle er specielt brugt til at undertrykke højfrekvent interferens og spidsinterferens på signalledninger og elledninger, og den har også evnen til at absorbere elektrostatisk udladningsimpulsinterferens. Brugen af chipmagnetiske perler eller chipinduktorer afhænger hovedsageligt af den praktiske anvendelse.
Chipinduktorer bruges i resonanskredsløb. Når unødvendig EMI-støj skal elimineres, er brugen af magnetiske chipperler det bedste valg.
Anvendelse af chipmagnetiske perler og chipinduktorer
Chip induktorer:Radiofrekvens (RF) og trådløs kommunikation, informationsteknologiudstyr, radardetektorer, bilelektronik, mobiltelefoner, personsøgere, lydudstyr, personlige digitale assistenter (PDA'er), trådløse fjernbetjeningssystemer og lavspændingsstrømforsyningsmoduler.
Chip magnetiske perler:Ur-genererende kredsløb, filtrering mellem analoge og digitale kredsløb, I/O input/output interne stik (såsom serielle porte, parallelle porte, tastaturer, mus, langdistance telekommunikation, lokale netværk), RF kredsløb og logiske enheder, der er modtagelige for interferens, filtrering af højfrekvent ført interferens i strømforsyningskredsløb, computere, printere, videooptagere (VCRS), EMI-støjundertrykkelse i tv-systemer og mobiltelefoner.
Enheden for den magnetiske perle er ohm, fordi enheden for den magnetiske perle er nominel i overensstemmelse med den impedans, den producerer ved en bestemt frekvens, og impedansenheden er også ohm.
Den magnetiske perle DATABLAD vil generelt give kurvens frekvens og impedans karakteristika, generelt 100MHz som standard, for eksempel når frekvensen på 100MHz når impedansen af den magnetiske perle svarer til 1000 ohm.
For det frekvensbånd, vi ønsker at filtrere, skal vi vælge, jo større impedans den magnetiske perle har, jo bedre, normalt vælge 600 ohm impedans eller mere.
Derudover, når du vælger magnetiske perler, er det nødvendigt at være opmærksom på fluxen af magnetiske perler, som generelt skal nedsættes med 80%, og indflydelsen af DC-impedans på spændingsfald bør overvejes, når de bruges i strømkredsløb.
Indlægstid: 24-jul-2023
