Mágneses gyöngyök alkalmazása kapcsolóüzemű tápegység EMC tervezésében
1 Ferrit elektromágneses zavarszűrő alkatrész
A ferrit egy ferrimágneses anyag, köbös rácsszerkezettel. Gyártási folyamata és mechanikai tulajdonságai a kerámiához hasonlóak, színe szürkésfekete. Az elektromágneses interferenciaszűrőkben gyakran használt mágneses mag egyfajta ferritanyag. Sok gyártó kifejezetten elektromágneses zavarok elnyomására használt ferrit anyagokat kínál. Ezt az anyagot nagyon nagy veszteségek jellemzik magas frekvenciákon. Az elektromágneses interferencia elnyomására használt ferriteknél a legfontosabb teljesítményparaméterek a mágneses permeabilitás μ és a telítési mágneses fluxussűrűség Bs. A μ mágneses permeabilitás komplex számként fejezhető ki, a valós rész az induktivitást, a képzeletbeli rész pedig a veszteséget, amely a frekvencia növekedésével növekszik. Ezért ennek megfelelő áramköre egy L tekercsből és egy R ellenállásból álló soros áramkör. L és R egyaránt a frekvencia függvénye. Amikor egy vezeték áthalad ezen a ferritmagon, a kialakult induktív impedancia alakja a frekvencia növekedésével növekszik, de a mechanizmusa a különböző frekvenciákon teljesen eltérő.
Az alacsony frekvenciasávban az impedancia az induktor induktív reaktanciájából tevődik össze. Alacsony frekvencián az R nagyon kicsi, és a mágneses mag mágneses permeabilitása nagy, ezért az induktivitás nagy. L főszerepet játszik. Az elektromágneses interferencia visszaverődik és elnyomódik; és ebben az időben a mágneses A magveszteség kicsi, és az egész eszköz egy induktor alacsony veszteséggel és magas Q karakterisztikával. Ez az induktor könnyen rezonanciát válthat ki. Ezért az alacsony frekvenciasávban az interferencia néha fokozódhat a ferritgyöngyök használata után.
A nagyfrekvenciás sávban az impedancia ellenálláskomponensekből tevődik össze. A frekvencia növekedésével a mágneses mag mágneses permeabilitása csökken, aminek következtében az induktor induktivitása és az induktív reaktancia komponens csökken. Ekkor azonban a mágneses mag vesztesége növekszik, és az ellenálláskomponens növekszik. , ami a teljes impedancia növekedését okozza. Amikor a nagyfrekvenciás jelek áthaladnak a ferriten, az elektromágneses interferencia elnyelődik, hőenergiává alakul és disszipálódik.
A ferrit elnyomó alkatrészeket széles körben használják nyomtatott áramköri kártyákban, elektromos vezetékekben és adatvezetékekben. Ha a nyomtatott áramköri lap tápvezetékének bemeneti végéhez ferrit-elnyomó komponenst adunk, a nagyfrekvenciás interferencia kiszűrhető. A ferrit mágneses gyűrűket vagy mágneses gyöngyöket kifejezetten a nagyfrekvenciás interferenciák és tüskés interferenciák elnyomására használják jel- és tápvezetékeken. Ezenkívül képes elnyelni az elektrosztatikus kisülési impulzus interferenciát.
2 A mágneses gyöngyök alapelvei és jellemzői Amikor áram folyik át a vezetéken a központi furatban, egy keringő mágneses pálya keletkezik a mágnesgyöngy belsejében. Az EMI-szabályozáshoz használt ferriteket úgy kell kialakítani, hogy a mágneses fluxus nagy részét hőként disszipálja az anyagban. Ez a jelenség szimulálható egy tekercs és egy ellenállás soros kombinációjával. a 2. képen látható módon
A két komponens számértéke arányos a mágneses gyöngyök hosszával, és a mágneses gyöngyök hossza jelentősen befolyásolja az elnyomó hatást. Minél hosszabbak a mágneses gyöngyök, annál jobb az elnyomó hatás. Mivel a jelenergia mágnesesen kapcsolódik a mágneses gyöngyökhöz, az induktor reaktanciája és ellenállása a frekvencia növekedésével nő. A mágneses csatolás hatékonysága a gyöngy anyagának levegőhöz viszonyított mágneses permeabilitásától függ. Általában a mágneses gyöngyöket alkotó ferrit anyag vesztesége komplex mennyiségben fejezhető ki a levegőhöz viszonyított mágneses permeabilitásával.
A mágneses anyagok gyakran ezt az arányt használják a veszteségszög jellemzésére. Az EMI-elnyomáshoz használt komponensek nagy veszteségi szöget igényelnek, ami azt jelenti, hogy az interferencia nagy része visszaverődés nélkül eloszlik. A jelenleg rendelkezésre álló ferritanyagok sokfélesége széles választékot kínál a tervezők számára a mágneses gyöngyök különböző helyzetekben történő felhasználásához.
