Приложение на магнитни мъниста в EMC проектиране на импулсни захранвания
Проблемите с електромагнитната съвместимост се превърнаха в горещ и предизвикателен проблем в електронното проектиране и производство днес. Проблемът с електромагнитната съвместимост в практическите приложения е много сложен и не може да бъде разрешен само с теоретични познания. Разчита се повече на практическия опит на електронните инженери. За да се реши по-добре проблемът с електромагнитната съвместимост в електронните продукти, основно е необходимо да се разгледат заземяването, дизайнът на веригата и печатната платка, дизайнът на кабела, дизайнът на екранирането и други въпроси.
Тази статия обяснява значението на магнитните зърна в аспекта на електромагнитната съвместимост на импулсните захранващи устройства, като въвежда техните основни принципи и характеристики, за да предостави повече и по-добри възможности за избор на дизайнерите на импулсни захранвания, когато проектират нови продукти.
1 Феритен елемент за потискане на електромагнитни смущения
Феритът е вид феромагнитен материал с кубична решетъчна структура. Неговият производствен процес и механични свойства са подобни на керамиката, със сиво черен цвят. Тип магнитна сърцевина, често използвана във филтрите за електромагнитни смущения, е феритният материал и много производители предоставят феритни материали специално за потискане на електромагнитни смущения. Характеристиката на този материал е неговата висока честотна загуба. Най-важният параметър на ефективността на ферита, използван за потискане на електромагнитни смущения, е магнитната пропускливост μ и плътността на магнитния поток на насищане Bs. Магнитна проницаемост μ Може да се изрази като комплексно число, като реалната част представлява индуктивността, а въображаемата част представлява загубата, която нараства с честотата. Следователно неговата еквивалентна верига е последователна верига, съставена от индуктивност L и съпротивление R, като и двете са функции на честотата. Когато жицата преминава през това феритно ядро, формираният импеданс на индуктивност нараства формално с увеличаване на честотата, но механизмът е напълно различен при различни честоти.
В нискочестотния диапазон импедансът се състои от индуктивното съпротивление на индуктора. При ниски честоти R е много малък и магнитната проницаемост на магнитното ядро е висока. Следователно индуктивността е голяма и L играе основна роля. Електромагнитните смущения се потискат чрез отражение; И в този момент загубата на магнитната сърцевина е сравнително малка и цялото устройство е индуктор с ниски загуби и висока Q характеристика, който е склонен към резонанс. Следователно, в нискочестотния диапазон, понякога може да има усилване на смущенията след използване на феритни магнитни перли.
Във високочестотния диапазон импедансът се състои от съпротивителни компоненти. С увеличаването на честотата магнитната проницаемост на магнитната сърцевина намалява, което води до намаляване на индуктивността и индуктивните компоненти на индуктивността. По това време обаче загубата на магнитната сърцевина се увеличава и съпротивителният компонент се увеличава, което води до увеличаване на общия импеданс. Когато високочестотният сигнал преминава през ферита, електромагнитните смущения се абсорбират и преобразуват в топлинна енергия за разсейване.
Компонентите за потискане на феритите се използват широко в печатни платки, електропроводи и линии за данни. Ако към входа на захранващата линия на печатната платка се добави компонент за потискане на ферите, високочестотните смущения могат да бъдат филтрирани. Феритните магнитни пръстени или зърна са специално проектирани да потискат високочестотните и пиковите смущения на сигнални и електропроводи, а също така имат способността да абсорбират импулсни смущения от електростатичен разряд.
Принципът и характеристиките на магнитните перли: Когато токът тече през проводник в отвора на сърцевината, той се превръща в магнитна писта, която циркулира вътре в магнитната перла. Когато се подготвя ферит за EMI контрол, трябва да е възможно да се разсее по-голямата част от магнитния поток като топлина в материала. Това явление може да се симулира чрез последователна комбинация от индуктор и резистор.
Енергията на сигнала е магнитно свързана с магнитните перли, така че реактивното съпротивление и съпротивлението на индуктора се увеличават с нарастваща честота. Ефективността на магнитното свързване зависи от пропускливостта на материала на магнитната перла спрямо въздуха. Загубата на феритни материали, които обикновено съставляват магнитни перли, може да се изрази като комплексно количество чрез тяхната относителна пропускливост за въздух.
Магнитните материали често се характеризират с ъгъла на загуба, като се използва това съотношение. Използването на компоненти за потискане на EMI изисква голям ъгъл на загуба, което означава, че повечето смущения ще бъдат разсеяни, без да бъдат отразени. Различните налични феритни материали, налични в момента, предоставят на дизайнерите широка гама от възможности за използване на магнитни перли в различни ситуации.
