Фільтруючыя кандэнсатары, сінфазныя індуктыўныя элементы і магнітныя шарыкі з'яўляюцца распаўсюджанымі фігурамі ў схемах праектавання ЭМС, а таксама трыма магутнымі інструментамі для ліквідацыі электрамагнітных перашкод.
Што да ролі гэтых трох у ланцугу, я лічу, што многія інжынеры не разумеюць, артыкул з дызайну падрабязна аналізуе прынцып ліквідацыі трох найбольш рэзкіх ЭМС.
1. Фільтруючы кандэнсатар
Нягледзячы на тое, што рэзананс кандэнсатара непажаданы з пункту гледжання фільтрацыі высокачастотных шумоў, ён не заўсёды шкодны.
Калі частата шуму, які трэба адфільтраваць, вызначана, ёмістасць кандэнсатара можна адрэгуляваць так, каб рэзанансная кропка трапляла менавіта на частату перашкоды.
У практычнай інжынерыі частата электрамагнітнага шуму, які падлягае фільтрацыі, часта дасягае сотняў МГц або нават больш за 1 ГГц. Для такога высокачастотнага электрамагнітнага шуму неабходна выкарыстоўваць кандэнсатар, які праходзіць праз стрыжань, каб эфектыўна фільтраваць яго.
Прычына, па якой звычайныя кандэнсатары не могуць эфектыўна фільтраваць высокачастотны шум, заключаецца ў двух прычынах:
(1) Адной з прычын з'яўляецца тое, што індуктыўнасць вываду кандэнсатара выклікае рэзананс кандэнсатара, які стварае вялікі імпеданс высокачастотнаму сігналу і аслабляе эфект байпасавання высокачастотнага сігналу;
(2) Яшчэ адна прычына заключаецца ў тым, што паразітная ёмістасць паміж правадамі, якія злучаюць высокачастотны сігнал, зніжае эфект фільтрацыі.
Прычына, па якой кандэнсатар праз стрыжань можа эфектыўна фільтраваць высокачастотны шум, заключаецца ў тым, што ў кандэнсатара праз стрыжань не толькі няма праблемы, калі індуктыўнасць вываду прыводзіць да занадта нізкай рэзананснай частаты кандэнсатара.
А кандэнсатар з праходным стрыжнем можна ўсталяваць непасрэдна на металічную панэль, выкарыстоўваючы металічную панэль для выканання ролі высокачастотнай ізаляцыі. Аднак пры выкарыстанні кандэнсатара з праходным стрыжнем варта звярнуць увагу на праблему ўстаноўкі.
Найбольшай слабасцю кандэнсатара з праходным стрыжнем з'яўляецца боязь высокай тэмпературы і ўздзеяння тэмператур, што выклікае вялікія цяжкасці пры зварцы кандэнсатара з праходным стрыжнем да металічнай панэлі.
Падчас зваркі пашкоджваецца шмат кандэнсатараў. Асабліва калі на панэлі трэба ўсталяваць вялікую колькасць кандэнсатараў з стрыжнем, калі ёсць пашкоджанне, яго цяжка адрамантаваць, бо калі пашкоджаны кандэнсатар выдаліць, гэта прывядзе да пашкоджання іншых кандэнсатараў, якія знаходзяцца побач.
2. Індуктыўнасць агульнага рэжыму
Паколькі праблемы, з якімі сутыкаецца ЭМС, у асноўным звязаны з сінфазнымі перашкодамі, сінфазныя індуктыўныя шпулькі таксама з'яўляюцца адным з нашых часта выкарыстоўваных магутных кампанентаў.
Індуктар сінфазнага рэжыму — гэта прылада падаўлення перашкод сінфазнага рэжыму з ферытавым стрыжнем, якая складаецца з дзвюх шпулек аднолькавага памеру і аднолькавай колькасці віткоў, сіметрычна наматаных на адзін ферытавы кольцавы магнітны стрыжань, утвараючы чатырохвывадную прыладу, якая мае вялікі эфект падаўлення індуктыўнасці для сігналу сінфазнага рэжыму і малую індуктыўнасць рассеяння для сігналу дыферэнцыяльнага рэжыму.
Прынцып заключаецца ў тым, што пры праходжанні току агульнага рэжыму магнітныя патокі ў магнітным кольцы накладваюцца адзін на аднаго, ствараючы значную індуктыўнасць, якая тармозіць ток агульнага рэжыму, а калі праз дзве шпулькі праходзіць ток дыферэнцыяльнага рэжыму, магнітны паток у магнітным кольцы кампенсуе адзін аднаго, і індуктыўнасці практычна няма, таму ток дыферэнцыяльнага рэжыму можа праходзіць без згасання.
Такім чынам, сінфазны індуктар можа эфектыўна падаўляць сігнал сінфазнай перашкоды ў збалансаванай лініі, але не ўплывае на нармальную перадачу дыферэнцыяльнага сігналу.
Індуктыўныя шпулькі агульнага рэжыму павінны адпавядаць наступным патрабаванням пры іх вытворчасці:
(1) Правады, наматаныя на стрыжань шпулькі, павінны быць ізаляваныя, каб забяспечыць адсутнасць прабойнага кароткага замыкання паміж віткамі шпулькі пад дзеяннем імгненнага перанапружання;
(2) Калі праз шпульку праходзіць імгненны вялікі ток, магнітны стрыжань не павінен насычацца;
(3) Магнітны стрыжань у шпульцы павінен быць ізаляваны ад шпулькі, каб прадухіліць прабой паміж імі пад дзеяннем імгненнага перанапружання;
(4) Шпульку трэба наматаць у адзін пласт, наколькі гэта магчыма, каб паменшыць паразітную ёмістасць шпулькі і павысіць яе здольнасць перадаваць пераходныя перанапружанні.
У звычайных абставінах, звяртаючы ўвагу на выбар паласы частот, неабходнай для фільтрацыі, чым большы імпеданс сінфазнага рэжыму, тым лепш, таму пры выбары індуктыўнай шпулькі сінфазнага рэжыму нам трэба ўлічваць дадзеныя прылады, галоўным чынам у адпаведнасці з крывой частаты імпедансу.
Акрамя таго, пры выбары звяртайце ўвагу на ўплыў дыферэнцыяльнага імпедансу на сігнал, у асноўным засяроджваючыся на дыферэнцыяльным імпедансе, асабліва на хуткасных партах.
3. Магнітная пацерка
У працэсе праектавання лічбавых схем прадуктаў з улікам ЭМС мы часта выкарыстоўваем магнітныя шарыкі. Ферытавы матэрыял - гэта жалеза-магніевы або жалеза-нікелевы сплаў. Гэты матэрыял мае высокую магнітную пранікальнасць і можа служыць індуктарам паміж абмоткамі пры высокай частаце і мінімальнай ёмістасці, якая ствараецца высокім супраціўленнем.
Ферытавыя матэрыялы звычайна выкарыстоўваюцца на высокіх частотах, таму што на нізкіх частотах іх асноўныя характарыстыкі індуктыўнасці робяць страты ў лініі вельмі малымі. На высокіх частотах яны ў асноўным з'яўляюцца суадносінамі характарыстык рэактыўнага супраціўлення і змяняюцца з частатой. У практычных прымяненнях ферытавыя матэрыялы выкарыстоўваюцца ў якасці высокачастотных атэнюатараў для радыёчастотных ланцугоў.
Насамрэч, ферыт лепш эквівалентны паралельнаму злучэнню супраціўлення і індуктыўнасці, супраціўленне замыкаецца індуктарам на нізкай частаце, а імпеданс індуктара становіцца даволі высокім на высокай частаце, так што ўвесь ток праходзіць праз супраціў.
Ферыт — гэта спажывальная прылада, у якой высокачашчынная энергія пераўтвараецца ў цеплавую, што вызначаецца яго электрычнымі характарыстыкамі супраціўлення. Магнітныя шарыкі з ферыту маюць лепшыя характарыстыкі фільтрацыі высокіх частот, чым звычайныя індуктыўныя шпулькі.
Ферыт мае рэзістыўныя ўласцівасці на высокіх частотах, эквівалентныя індуктару з вельмі нізкім каэфіцыентам якасці, таму ён можа падтрымліваць высокі імпеданс у шырокім дыяпазоне частот, тым самым паляпшаючы эфектыўнасць фільтрацыі высокіх частот.
У дыяпазоне нізкіх частот імпеданс складаецца з індуктыўнасці. Пры нізкіх частотах R вельмі малы, а магнітная пранікальнасць стрыжня высокая, таму індуктыўнасць вялікая. L гуляе важную ролю, і электрамагнітныя перашкоды падаўляецца адлюстраваннем. У гэты час страты ў магнітным стрыжні малыя, усё прылада мае нізкія страты, высокія характарыстыкі Q індуктыўнасці, гэтая індуктыўнасць лёгка выклікае рэзананс, таму ў дыяпазоне нізкіх частот часам могуць узмацняцца перашкоды пасля выкарыстання ферытавых магнітных шарыкаў.
У дыяпазоне высокіх частот імпеданс складаецца з кампанентаў супраціву. Па меры павелічэння частаты пранікальнасць магнітнага стрыжня памяншаецца, што прыводзіць да памяншэння індуктыўнасці індуктыўнасці і памяншэння індуктыўнага рэактыўнага кампанента.
Аднак у гэты час павялічваюцца страты магнітнага стрыжня, павялічваецца кампанент супраціву, што прыводзіць да павелічэння агульнага імпедансу, і калі высокачашчынны сігнал праходзіць праз ферыт, электрамагнітныя перашкоды паглынаюцца і пераўтвараюцца ў форму цеплавыдзялення.
Кампаненты ферытавай падаўляльнай сістэмы шырока выкарыстоўваюцца ў друкаваных платах, лініях электраперадачы і лініях перадачы дадзеных. Напрыклад, ферытавы падаўляльны элемент дадаецца да ўваходнага канца шнура харчавання друкаванай платы для фільтрацыі высокачастотных перашкод.
Ферытавае магнітнае кольца або магнітная шарыка спецыяльна выкарыстоўваецца для падаўлення высокачастотных перашкод і пікавых перашкод на сігнальных лініях і лініях электраперадач, а таксама мае здольнасць паглынаць перашкоды імпульсаў электрастатычнага разраду. Выкарыстанне чып-магнітных шарыкаў або чып-індуктараў у асноўным залежыць ад практычнага прымянення.
Чып-індуктыўныя шпулькі выкарыстоўваюцца ў рэзанансных ланцугах. Калі трэба ліквідаваць непатрэбныя электрамагнітныя перашкоды, найлепшым выбарам з'яўляецца выкарыстанне чып-магнітных шарыкаў.
Прымяненне магнітных шарыкаў і індуктыўных шпулек для чыпаў
Чып-індуктыўнасць:Радыёчастотная (РЧ) і бесправадная сувязь, абсталяванне інфармацыйных тэхналогій, радар-дэтэктары, аўтамабільная электроніка, сотавыя тэлефоны, пейджары, аўдыёабсталяванне, персанальныя лічбавыя памочнікі (КПК), бесправадныя сістэмы дыстанцыйнага кіравання і модулі нізкавольтнага харчавання.
Магнітныя пацеркі з чыпамі:Схемы генерацыі тактавага сігналу, фільтрацыя паміж аналагавымі і лічбавымі схемамі, унутраныя раздымы ўводу/вываду (напрыклад, паслядоўныя парты, паралельныя парты, клавіятуры, мышы, міжгароднія тэлекамунікацыі, лакальныя сеткі), радыёчастотныя схемы і лагічныя прылады, схільныя да перашкод, фільтрацыя высокачастотных кандукцыянічных перашкод у ланцугах сілкавання, камп'ютары, прынтары, відэамагнітафоны (VCRS), падаўленне электрамагнітных перашкод у тэлевізійных сістэмах і мабільных тэлефонах.
Адзінкай вымярэння магнітнай пацеркі з'яўляюцца Омы, таму што адзінка вымярэння магнітнай пацеркі з'яўляецца намінальная ў адпаведнасці з імпедансам, які яна стварае на пэўнай частаце, а адзінкай імпедансу таксама з'яўляюцца Омы.
У ДАВЕДАЧНЫМ ЛІСТЫ магнітных шарыкаў звычайна паказаны частатовыя і імпедансныя характарыстыкі крывой, звычайна 100 МГц у якасці стандарту, напрыклад, калі частата 100 МГц, калі імпеданс магнітных шарыкаў эквівалентны 1000 Ом.
Для частотнага дыяпазону, які мы хочам фільтраваць, нам трэба выбраць, чым большы імпеданс магнітнай шарыкі, тым лепш, звычайна выбіраюць імпеданс 600 Ом або больш.
Акрамя таго, пры выбары магнітных шарыкаў неабходна звяртаць увагу на паток магнітных шарыкаў, які звычайна трэба зніжаць на 80%, а таксама ўлічваць уплыў пастаяннага імпедансу на падзенне напружання пры выкарыстанні ў сілавых ланцугах.
Час публікацыі: 24 ліпеня 2023 г.
