Mágneses gyöngyök alkalmazása kapcsolóüzemű tápegységek EMC tervezésében
Az EMC-problémák manapság az elektronikai tervezés és gyártás forró és kihívást jelentő problémáivá váltak. Az EMC probléma a gyakorlati alkalmazásokban nagyon összetett, és nem oldható meg kizárólag elméleti ismeretekkel. Inkább az elektronikai mérnökök gyakorlati tapasztalatára támaszkodik. Az elektronikus termékek elektromágneses összeférhetőségének problémájának jobb kezelése érdekében elsősorban a földelést, az áramköri és NYÁK-kártyák tervezését, a kábeltervezést, az árnyékolás tervezését és egyéb kérdéseket kell figyelembe venni.
Ez a cikk elmagyarázza a mágneses gyöngyök jelentőségét a kapcsolóüzemű tápegységek EMC-szempontjában az alapvető elveik és jellemzőik bemutatásával, hogy több és jobb választási lehetőséget biztosítson a kapcsolóüzemű termékek tervezői számára új termékek tervezése során.
1 Ferrit elektromágneses zavarszűrő elem
A ferrit egy ferromágneses anyag, amelynek köbös rácsszerkezete van. Gyártási folyamata és mechanikai tulajdonságai hasonlóak a kerámiáéhoz, szürke fekete színű. Az elektromágneses interferenciaszűrőkben általánosan használt mágneses mag a ferrit anyag, és sok gyártó kifejezetten az elektromágneses interferencia elnyomására kínál ferrit anyagokat. Ennek az anyagnak a jellemzője a nagyfrekvenciás veszteség. Az elektromágneses interferencia elnyomására használt ferrit legfontosabb teljesítményparamétere a mágneses permeabilitás μ és a telítési mágneses fluxussűrűség Bs. Mágneses permeabilitás μ Komplex számként fejezhető ki, a valós rész az induktivitást, a képzeletbeli rész pedig a veszteséget jelenti, ami a frekvenciával nő. Ezért ennek egyenértékű áramköre egy soros áramkör, amely L induktivitásból és R ellenállásból áll, mindkettő a frekvencia függvénye. Amikor a vezeték áthalad ezen a ferritmagon, a kialakuló induktivitás impedancia formálisan nő a frekvencia növekedésével, de a mechanizmus különböző frekvenciákon teljesen eltérő.
Az alacsony frekvencia tartományban az impedancia az induktor induktív reaktanciájából tevődik össze. Alacsony frekvenciákon az R nagyon kicsi, és a mágneses mag mágneses permeabilitása nagy. Ezért az induktivitás nagy, és L játszik fő szerepet. Az elektromágneses interferenciát a visszaverődés elnyomja; És ezen a ponton a mágneses mag vesztesége viszonylag kicsi, és az egész eszköz egy alacsony veszteségű, nagy Q karakterisztikus induktor, amely hajlamos a rezonanciára. Emiatt az alacsony frekvencia tartományban néha interferencia-növekedés léphet fel a ferrit mágneses gyöngyök használata után.
A nagyfrekvenciás tartományban az impedancia ellenálláskomponensekből tevődik össze. A frekvencia növekedésével a mágneses mag mágneses permeabilitása csökken, ami az induktivitás induktivitás és induktivitás összetevőinek csökkenését eredményezi. Ekkor azonban a mágneses mag vesztesége növekszik, és az ellenálláskomponens növekszik, ami a teljes impedancia növekedését eredményezi. Amikor a nagyfrekvenciás jel áthalad a ferriten, az elektromágneses interferencia elnyelődik, és hőenergiává alakul át a disszipáció érdekében.
A ferrit elnyomó alkatrészeket széles körben használják nyomtatott áramköri kártyákban, elektromos vezetékekben és adatvezetékekben. Ha a nyomtatott áramköri lap tápvezetéki bemenetéhez ferrit elnyomó komponenst adunk, a nagyfrekvenciás interferencia kiszűrhető. A ferrit mágneses gyűrűket vagy gyöngyöket kifejezetten arra tervezték, hogy elnyomják a nagyfrekvenciás és csúcsinterferenciákat a jel- és tápvezetékeken, és képesek elnyelni az elektrosztatikus kisülési impulzus interferenciát.
A mágneses gyöngyök elve és jellemzői: Ha az áram átfolyik egy vezetéken a magfuratban, az mágneses pályává válik, amely a mágnesgyöngy belsejében kering. A ferrit EMI-szabályozásra való előkészítésekor lehetővé kell tenni, hogy a mágneses fluxus nagy része hőként eloszlassa az anyagban. Ez a jelenség szimulálható egy tekercs és egy ellenállás soros kombinációjával.
A jelenergia mágnesesen kapcsolódik a mágnesgyöngyökhöz, így az induktor reaktanciája és ellenállása a frekvencia növekedésével növekszik. A mágneses csatolás hatékonysága a mágneses gyöngy anyagának levegőhöz viszonyított áteresztőképességétől függ. A tipikusan mágneses gyöngyöket alkotó ferrit anyagok vesztesége komplex mennyiségben fejezhető ki a levegő relatív áteresztőképességével.
A mágneses anyagokat gyakran a veszteségi szög jellemzi ezzel az arányszámmal. Az EMI-elnyomó komponensek használata nagy veszteségi szöget igényel, ami azt jelenti, hogy a legtöbb interferencia visszaverődés nélkül eloszlik. A jelenleg rendelkezésre álló különféle ferrit anyagok széles választékot kínálnak a tervezőknek a mágneses gyöngyök különböző helyzetekben történő felhasználására.
