Конденсаторы фильтров, синфазные индукторы и магнитные шарики являются обычными фигурами в схемах проектирования ЭМС, а также являются тремя мощными инструментами для устранения электромагнитных помех.
Роль этих трех в схеме, я считаю, многие инженеры не понимают, в статье о разработке подробно анализируется принцип устранения трех наиболее острых ЭМС.
1. Конденсатор фильтра
Хотя резонанс конденсатора нежелателен с точки зрения фильтрации высокочастотного шума, резонанс конденсатора не всегда вреден.
Когда определена частота фильтруемого шума, емкость конденсатора можно отрегулировать так, чтобы резонансная точка попадала только на частоту помех.
В практической технике частота фильтруемого электромагнитного шума часто достигает сотен МГц или даже более 1 ГГц. Для такого высокочастотного электромагнитного шума необходимо использовать сквозной конденсатор для эффективной фильтрации.
Причина, по которой обычные конденсаторы не могут эффективно фильтровать высокочастотный шум, заключается в двух причинах:
(1) Одна из причин заключается в том, что индуктивность вывода конденсатора вызывает резонанс конденсатора, который создает большое сопротивление высокочастотному сигналу и ослабляет эффект обхода высокочастотного сигнала;
(2) Другая причина заключается в том, что паразитная емкость между проводами, связывающими высокочастотный сигнал, снижает эффект фильтрации.
Причина, по которой сквозной конденсатор может эффективно фильтровать высокочастотный шум, заключается в том, что у сквозного конденсатора не только нет проблемы, связанной с тем, что индуктивность вывода приводит к слишком низкой резонансной частоте конденсатора.
А сквозной конденсатор можно установить непосредственно на металлическую панель, используя металлическую панель в качестве высокочастотной изоляции. Однако при использовании сквозного конденсатора проблемой, на которую следует обратить внимание, является проблема установки.
Самым большим недостатком проходного конденсатора является боязнь высокой температуры и температурного воздействия, что вызывает большие трудности при приварке сквозного конденсатора к металлической панели.
Многие конденсаторы повреждаются во время сварки. Особенно, когда на панели необходимо установить большое количество основных конденсаторов, при наличии повреждения его трудно отремонтировать, поскольку удаление поврежденного конденсатора приведет к повреждению других близлежащих конденсаторов.
2. Синфазная индуктивность
Поскольку проблемы, с которыми сталкивается ЭМС, в основном связаны с синфазными помехами, синфазные индукторы также являются одними из наших часто используемых мощных компонентов.
Синфазный индуктор представляет собой устройство подавления синфазных помех с ферритовым сердечником, которое состоит из двух катушек одинакового размера и одинакового количества витков, симметрично намотанных на одном магнитном сердечнике из ферритового кольца, образуя четырехполюсное устройство, которое имеет большой эффект подавления индуктивности для синфазного сигнала и небольшую индуктивность рассеяния для дифференциального сигнала.
Принцип заключается в том, что когда протекает синфазный ток, магнитный поток в магнитном кольце накладывается друг на друга, создавая таким образом значительную индуктивность, которая подавляет синфазный ток, а когда две катушки протекают через ток дифференциального режима, магнитный поток в магнитном кольце гасят друг друга, и индуктивность почти отсутствует, поэтому дифференциальный ток может проходить без затухания.
Таким образом, синфазный индуктор может эффективно подавлять сигнал синфазных помех в симметричной линии, но не влияет на нормальную передачу сигнала дифференциального режима.
При изготовлении синфазные индукторы должны отвечать следующим требованиям:
(1) Провода, намотанные на сердечник катушки, должны быть изолированы, чтобы исключить пробивное короткое замыкание между витками катушки под действием мгновенного перенапряжения;
(2) Когда по катушке протекает мгновенный большой ток, магнитный сердечник не должен насыщаться;
(3) Магнитный сердечник катушки должен быть изолирован от катушки, чтобы предотвратить пробой между ними под действием мгновенного перенапряжения;
(4) Катушку следует наматывать в один слой, насколько это возможно, чтобы уменьшить паразитную емкость катушки и повысить способность катушки передавать переходное перенапряжение.
В нормальных обстоятельствах, обращая внимание на выбор полосы частот, необходимой для фильтрации, чем больше синфазное сопротивление, тем лучше, поэтому нам нужно смотреть на данные устройства при выборе синфазного индуктора, в основном в соответствии с частотная кривая импеданса.
Кроме того, при выборе обратите внимание на влияние импеданса дифференциального режима на сигнал, в основном уделяя особое внимание импедансу дифференциального режима, особенно обращая внимание на высокоскоростные порты.
3. Магнитный шарик
В процессе проектирования ЭМС цифровых схем продукта мы часто используем магнитные шарики, ферритовый материал представляет собой железо-магниевый сплав или железо-никелевый сплав, этот материал имеет высокую магнитную проницаемость, он может быть индуктором между обмоткой катушки в случае высокой частота и высокое сопротивление создают минимальную емкость.
Ферритовые материалы обычно используются на высоких частотах, поскольку на низких частотах их основные характеристики индуктивности делают потери в линии очень малыми. На высоких частотах они представляют собой в основном коэффициенты реактивного сопротивления и меняются с частотой. В практическом применении ферритовые материалы используются в качестве высокочастотных аттенюаторов радиочастотных цепей.
Фактически, феррит лучше эквивалентен параллельному сопротивлению и индуктивности, сопротивление закорачивается индуктором на низкой частоте, а импеданс индуктора становится довольно высоким на высокой частоте, так что весь ток проходит через сопротивление.
Феррит – потребляющее устройство, в котором высокочастотная энергия преобразуется в тепловую энергию, что определяется его электрическими характеристиками сопротивления. Ферритовые магнитные шарики имеют лучшие характеристики высокочастотной фильтрации, чем обычные индукторы.
Феррит обладает сопротивлением на высоких частотах, что эквивалентно дросселю с очень низкой добротностью, поэтому он может поддерживать высокий импеданс в широком диапазоне частот, тем самым повышая эффективность высокочастотной фильтрации.
В низкочастотном диапазоне импеданс состоит из индуктивности. На низкой частоте R очень мало, а магнитная проницаемость сердечника высока, поэтому индуктивность велика. L играет главную роль, а электромагнитные помехи подавляются за счет отражения. И в это время потери магнитного сердечника невелики, все устройство имеет низкие потери, высокие добротные характеристики индуктора, этот индуктор легко вызывает резонанс, поэтому в диапазоне низких частот иногда могут возникать усиленные помехи. после использования ферритовых магнитных бусин.
В диапазоне высоких частот импеданс состоит из составляющих сопротивления. С увеличением частоты проницаемость магнитопровода уменьшается, что приводит к уменьшению индуктивности дросселя и уменьшению индуктивной составляющей реактивного сопротивления.
Однако в это время увеличиваются потери магнитопровода, увеличивается составляющая сопротивления, что приводит к увеличению общего сопротивления, а при прохождении высокочастотного сигнала через феррит электромагнитные помехи поглощаются и преобразуются в форму рассеивания тепла.
Компоненты ферритового подавления широко используются в печатных платах, линиях электропередачи и линиях передачи данных. Например, на входной конец шнура питания печатной платы добавлен ферритовый элемент подавления для фильтрации высокочастотных помех.
Ферритовое магнитное кольцо или магнитный шарик специально используется для подавления высокочастотных помех и пиковых помех в сигнальных линиях и линиях электропередачи, а также обладает способностью поглощать импульсные помехи электростатического разряда. Использование чип-магнитных шариков или чип-индукторов в основном зависит от практического применения.
Чип-индукторы используются в резонансных цепях. Если необходимо устранить ненужные электромагнитные помехи, лучшим выбором будет использование магнитных шариков.
Применение чип-магнитных шариков и чип-индукторов
Чип-индукторы:Радиочастотная (РЧ) и беспроводная связь, оборудование информационных технологий, радар-детекторы, автомобильная электроника, сотовые телефоны, пейджеры, аудиооборудование, персональные цифровые помощники (КПК), беспроводные системы дистанционного управления и низковольтные модули питания.
Чип-магнитные бусины:Схемы генерации тактовых импульсов, фильтрация между аналоговыми и цифровыми цепями, внутренние разъемы ввода-вывода/вывода (такие как последовательные порты, параллельные порты, клавиатуры, мыши, междугородние телекоммуникации, локальные сети), радиочастотные схемы и логические устройства, чувствительные к помех, фильтрация высокочастотных кондуктивных помех в цепях электропитания, компьютеров, принтеров, видеорегистраторов (ВКРС), подавление электромагнитных помех в телевизионных системах и мобильных телефонах.
Единицей измерения магнитной бусины является ом, поскольку единица измерения магнитной бусины является номинальной в соответствии с импедансом, который она создает на определенной частоте, а единицей измерения импеданса также является ом.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ магнитного шарика обычно предоставляют характеристики частоты и импеданса кривой, обычно 100 МГц в качестве стандарта, например, когда частота 100 МГц, когда импеданс магнитного шарика эквивалентен 1000 Ом.
Для диапазона частот, который мы хотим фильтровать, нам нужно выбрать, чем больше импеданс магнитного шарика, тем лучше, обычно выбирают сопротивление 600 Ом или более.
Кроме того, при выборе магнитных шариков необходимо обращать внимание на поток магнитных шариков, номинал которого обычно необходимо снижать на 80%, а также следует учитывать влияние импеданса постоянного тока на падение напряжения при использовании в силовых цепях.
Время публикации: 24 июля 2023 г.
