Condensatori di filtro, induttori di modo comune e sfere magnetiche sono figure comuni nei circuiti di progettazione EMC e sono anche tre potenti strumenti per eliminare le interferenze elettromagnetiche.
Per quanto riguarda il ruolo di questi tre nel circuito, credo che ci siano molti ingegneri che non capiscono, l'articolo dalla progettazione di un'analisi dettagliata del principio di eliminazione dei tre EMC più nitidi.
1.Condensatore del filtro
Sebbene la risonanza del condensatore sia indesiderabile dal punto di vista del filtraggio del rumore ad alta frequenza, la risonanza del condensatore non è sempre dannosa.
Una volta determinata la frequenza del rumore da filtrare, è possibile regolare la capacità del condensatore in modo che il punto di risonanza cada appena sulla frequenza del disturbo.
Nell'ingegneria pratica, la frequenza del rumore elettromagnetico da filtrare raggiunge spesso centinaia di MHz o addirittura più di 1 GHz. Per un rumore elettromagnetico ad alta frequenza così elevato, è necessario utilizzare un condensatore a nucleo passante per filtrarlo efficacemente.
Il motivo per cui i normali condensatori non riescono a filtrare efficacemente il rumore ad alta frequenza è dovuto a due ragioni:
(1) Uno dei motivi è che l'induttanza del conduttore del condensatore provoca la risonanza del condensatore, che presenta una grande impedenza al segnale ad alta frequenza e indebolisce l'effetto di bypass del segnale ad alta frequenza;
(2) Un altro motivo è che la capacità parassita tra i fili accoppia il segnale ad alta frequenza, riducendo l'effetto di filtraggio.
Il motivo per cui il condensatore a nucleo passante può filtrare efficacemente il rumore ad alta frequenza è che il condensatore a nucleo passante non solo non presenta il problema che l'induttanza del conduttore fa sì che la frequenza di risonanza del condensatore sia troppo bassa.
E il condensatore a nucleo passante può essere installato direttamente sul pannello metallico, utilizzando il pannello metallico per svolgere il ruolo di isolamento ad alta frequenza. Tuttavia, quando si utilizza il condensatore a nucleo passante, il problema a cui prestare attenzione è quello dell'installazione.
Il più grande punto debole del condensatore a nucleo passante è la paura delle alte temperature e degli impatti termici, che causano grandi difficoltà durante la saldatura del condensatore a nucleo passante sul pannello metallico.
Molti condensatori vengono danneggiati durante la saldatura. Soprattutto quando è necessario installare un gran numero di condensatori sul pannello, finché c'è un danno, è difficile ripararlo, perché quando il condensatore danneggiato viene rimosso, causerà danni agli altri condensatori vicini.
2.Induttanza di modo comune
Poiché i problemi che la compatibilità elettromagnetica deve affrontare sono per lo più interferenze di modo comune, anche gli induttori di modo comune sono uno dei nostri potenti componenti comunemente utilizzati.
L'induttore di modo comune è un dispositivo di soppressione delle interferenze di modo comune con ferrite come nucleo, che consiste di due bobine della stessa dimensione e dello stesso numero di spire avvolte simmetricamente sullo stesso nucleo magnetico dell'anello di ferrite per formare un dispositivo a quattro terminali, che ha un grande effetto di soppressione dell'induttanza per il segnale in modalità comune e una piccola induttanza di dispersione per il segnale in modalità differenziale.
Il principio è che quando scorre la corrente di modo comune, i flussi magnetici nell'anello magnetico si sovrappongono, avendo così una notevole induttanza, che inibisce la corrente di modo comune, e quando le due bobine attraversano la corrente di modo differenziale, il flusso magnetico nell'anello magnetico si annullano a vicenda e non c'è quasi nessuna induttanza, quindi la corrente in modalità differenziale può passare senza attenuazione.
Pertanto, l'induttore di modo comune può sopprimere efficacemente il segnale di interferenza di modo comune nella linea bilanciata, ma non ha alcun effetto sulla normale trasmissione del segnale di modo differenziale.
Gli induttori di modo comune devono soddisfare i seguenti requisiti al momento della produzione:
(1) I fili avvolti sul nucleo della bobina devono essere isolati per garantire che non si verifichino cortocircuiti tra le spire della bobina sotto l'azione di sovratensione istantanea;
(2) Quando la bobina attraversa la corrente istantanea di grandi dimensioni, il nucleo magnetico non deve essere saturato;
(3) Il nucleo magnetico nella bobina deve essere isolato dalla bobina per evitare rotture tra i due sotto l'azione di sovratensione istantanea;
(4) La bobina deve essere avvolta il più possibile in un unico strato, in modo da ridurre la capacità parassita della bobina e migliorare la capacità della bobina di trasmettere sovratensioni transitorie.
In circostanze normali, prestando attenzione alla selezione della banda di frequenza richiesta per il filtraggio, maggiore è l'impedenza di modo comune, meglio è, quindi dobbiamo esaminare i dati del dispositivo quando selezioniamo l'induttore di modo comune, principalmente in base al curva di frequenza di impedenza.
Inoltre, durante la selezione, prestare attenzione all'impatto dell'impedenza della modalità differenziale sul segnale, concentrandosi principalmente sull'impedenza della modalità differenziale, in particolare prestando attenzione alle porte ad alta velocità.
3.Perla magnetica
Nel processo di progettazione EMC del circuito digitale del prodotto, utilizziamo spesso sfere magnetiche, il materiale di ferrite è una lega di ferro-magnesio o una lega di ferro-nichel, questo materiale ha un'elevata permeabilità magnetica, può essere l'induttore tra l'avvolgimento della bobina in caso di alta frequenza e capacità minima generata ad alta resistenza.
I materiali in ferrite vengono solitamente utilizzati alle alte frequenze, perché alle basse frequenze le loro principali caratteristiche di induttanza rendono la perdita sulla linea molto piccola. Alle alte frequenze, sono principalmente rapporti caratteristici di reattanza e cambiano con la frequenza. Nelle applicazioni pratiche, i materiali in ferrite vengono utilizzati come attenuatori ad alta frequenza per circuiti a radiofrequenza.
In effetti, la ferrite è meglio equivalente al parallelo di resistenza e induttanza, la resistenza viene cortocircuitata dall'induttore a bassa frequenza e l'impedenza dell'induttore diventa piuttosto elevata ad alta frequenza, in modo che tutta la corrente passi attraverso la resistenza.
La ferrite è un dispositivo di consumo in cui l'energia ad alta frequenza viene convertita in energia termica, determinata dalle sue caratteristiche di resistenza elettrica. Le sfere magnetiche in ferrite hanno migliori caratteristiche di filtraggio ad alta frequenza rispetto ai normali induttori.
La ferrite è resistiva alle alte frequenze, equivalente a un induttore con un fattore di qualità molto basso, quindi può mantenere un'elevata impedenza su un ampio intervallo di frequenze, migliorando così l'efficienza del filtraggio ad alta frequenza.
Nella banda delle basse frequenze l'impedenza è composta da induttanza. A bassa frequenza, R è molto piccolo e la permeabilità magnetica del nucleo è elevata, quindi l'induttanza è elevata. L gioca un ruolo importante e l'interferenza elettromagnetica viene soppressa dalla riflessione. E in questo momento, la perdita del nucleo magnetico è piccola, l'intero dispositivo è a bassa perdita, caratteristiche Q elevate dell'induttore, questo induttore è facile da causare risonanza, quindi nella banda a bassa frequenza, a volte potrebbero esserci interferenze maggiori dopo l'uso delle sfere magnetiche in ferrite.
Nella banda ad alta frequenza, l'impedenza è composta da componenti di resistenza. All'aumentare della frequenza, la permeabilità del nucleo magnetico diminuisce, determinando una diminuzione dell'induttanza dell'induttore e una diminuzione della componente di reattanza induttiva.
Tuttavia, in questo momento, la perdita del nucleo magnetico aumenta, la componente di resistenza aumenta, con conseguente aumento dell'impedenza totale e quando il segnale ad alta frequenza passa attraverso la ferrite, l'interferenza elettromagnetica viene assorbita e convertita nella forma di dissipazione del calore.
I componenti di soppressione della ferrite sono ampiamente utilizzati nei circuiti stampati, nelle linee elettriche e nelle linee dati. Ad esempio, all'estremità di ingresso del cavo di alimentazione della scheda stampata viene aggiunto un elemento di soppressione in ferrite per filtrare le interferenze ad alta frequenza.
L'anello magnetico in ferrite o la sfera magnetica viene utilizzato appositamente per sopprimere le interferenze ad alta frequenza e le interferenze di picco sulle linee di segnale e sulle linee elettriche e ha anche la capacità di assorbire le interferenze degli impulsi di scarica elettrostatica. L'uso di sfere magnetiche o induttori a chip dipende principalmente dall'applicazione pratica.
Gli induttori a chip sono utilizzati nei circuiti risonanti. Quando è necessario eliminare il rumore EMI non necessario, l'uso di microsfere magnetiche è la scelta migliore.
Applicazione di sfere magnetiche e induttori a chip
Induttori a chip:Comunicazioni a radiofrequenza (RF) e wireless, apparecchiature informatiche, rilevatori radar, elettronica automobilistica, telefoni cellulari, cercapersone, apparecchiature audio, assistenti digitali personali (PDA), sistemi di controllo remoto wireless e moduli di alimentazione a bassa tensione.
Perline magnetiche con chip:Circuiti generatori di clock, filtraggio tra circuiti analogici e digitali, connettori interni di ingresso/uscita I/O (come porte seriali, porte parallele, tastiere, mouse, telecomunicazioni a lunga distanza, reti locali), circuiti RF e dispositivi logici sensibili a interferenze, filtraggio delle interferenze condotte ad alta frequenza nei circuiti di alimentazione, computer, stampanti, videoregistratori (VCRS), soppressione del rumore EMI nei sistemi televisivi e nei telefoni cellulari.
L'unità della perla magnetica è ohm, perché l'unità della perla magnetica è nominale in base all'impedenza che produce ad una certa frequenza, e anche l'unità di impedenza è ohm.
La SCHEDA TECNICA della perla magnetica fornirà generalmente le caratteristiche di frequenza e impedenza della curva, generalmente 100 MHz come standard, ad esempio, quando la frequenza di 100 MHz quando l'impedenza della perla magnetica è equivalente a 1000 ohm.
Per la banda di frequenza che vogliamo filtrare, dobbiamo scegliere maggiore è l'impedenza della sfera magnetica, meglio è, di solito scegliamo un'impedenza di 600 ohm o più.
Inoltre, quando si scelgono le sfere magnetiche, è necessario prestare attenzione al flusso delle sfere magnetiche, che generalmente deve essere ridotto dell'80%, e si deve considerare l'influenza dell'impedenza CC sulla caduta di tensione quando vengono utilizzate nei circuiti di potenza.
Orario di pubblicazione: 24 luglio 2023
