Magneettisten helmien käyttö hakkuriteholähteiden EMC-suunnittelussa
EMC-asioista on tullut kuuma ja haastava ongelma elektroniikkasuunnittelussa ja valmistuksessa nykyään. EMC-ongelma käytännön sovelluksissa on hyvin monimutkainen, eikä sitä voida ratkaista pelkästään teoreettisella tiedolla. Se perustuu enemmän elektroniikkainsinöörien käytännön kokemukseen. Jotta elektroniikkatuotteiden EMC-ongelmaa voitaisiin käsitellä paremmin, on pääasiassa tarpeen ottaa huomioon maadoitus, piirien ja piirilevyjen suunnittelu, kaapelien suunnittelu, suojauksen suunnittelu ja muut asiat.
Tässä artikkelissa selitetään magneettihelmien merkitys hakkuriteholähteiden EMC-näkökulmassa esittelemällä niiden perusperiaatteet ja ominaisuudet, jotta hakkuriteholähteiden tuotesuunnittelijoille voidaan tarjota enemmän ja parempia valintoja uusien tuotteiden suunnittelussa.
1 Ferriittinen sähkömagneettisten häiriöiden vaimennuselementti
Ferriitti on eräänlainen ferromagneettinen materiaali, jolla on kuutiohilarakenne. Sen valmistusprosessi ja mekaaniset ominaisuudet ovat samanlaisia kuin keramiikka, väriltään harmaa musta. Eräs sähkömagneettisten häiriöiden suodattimissa yleisesti käytetty magneettinen ydin on ferriittimateriaalia, ja monet valmistajat tarjoavat ferriittimateriaaleja erityisesti sähkömagneettisten häiriöiden vaimentamiseen. Tämän materiaalin ominaisuus on sen korkea taajuushäviö. Sähkömagneettisten häiriöiden vaimentamiseen käytetyn ferriitin tärkein suorituskykyparametri on magneettinen permeabiliteetti μ ja kyllästysmagneettivuon tiheys Bs. Magneettinen permeabiliteetti μ Se voidaan ilmaista kompleksilukuna, jossa reaaliosa muodostaa induktanssin ja imaginaariosa edustaa häviötä, joka kasvaa taajuuden myötä. Siksi sen ekvivalenttipiiri on sarjapiiri, joka koostuu induktanssista L ja resistanssista R, jotka molemmat ovat taajuuden funktioita. Kun lanka kulkee tämän ferriittisydämen läpi, muodostuva induktanssiimpedanssi kasvaa muodollisesti taajuuden kasvaessa, mutta mekanismi on täysin erilainen eri taajuuksilla.
Matalataajuusalueella impedanssi koostuu induktorin induktiivisesta reaktanssista. Matalilla taajuuksilla R on hyvin pieni ja magneettisydämen magneettinen permeabiliteetti on korkea. Siksi induktanssi on suuri, ja L:llä on päärooli. Heijastus vaimentaa sähkömagneettisia häiriöitä; Ja tässä vaiheessa magneettisydämen häviö on suhteellisen pieni, ja koko laite on pienihäviöinen, korkea Q-ominaiskela, joka on altis resonanssille. Siksi matalalla taajuusalueella saattaa joskus esiintyä häiriön lisääntymistä ferriittimagneettisten helmien käytön jälkeen.
Korkeataajuusalueella impedanssi koostuu vastuskomponenteista. Taajuuden kasvaessa magneettisydämen magneettinen permeabiliteetti pienenee, mikä johtaa induktanssin induktanssin ja induktanssikomponenttien vähenemiseen. Kuitenkin tällä hetkellä magneettisydämen menetys kasvaa ja vastuskomponentti kasvaa, mikä johtaa kokonaisimpedanssin kasvuun. Kun suurtaajuinen signaali kulkee ferriitin läpi, sähkömagneettiset häiriöt absorboituvat ja muunnetaan lämpöenergiaksi häviötä varten.
Ferriitin vaimennuskomponentteja käytetään laajalti painetuissa piirilevyissä, voimalinjoissa ja datalinjoissa. Jos piirilevyn sähköjohdon sisääntuloon lisätään ferriitin vaimennuskomponentti, suurtaajuiset häiriöt voidaan suodattaa pois. Ferriittiset magneettirenkaat tai -helmet on suunniteltu erityisesti vaimentamaan korkeataajuisia ja huippuhäiriöitä signaali- ja voimalinjoissa, ja niillä on myös kyky absorboida sähköstaattisen purkauksen pulssihäiriöitä.
Magneettisten helmien periaate ja ominaisuudet: Kun virta kulkee langan läpi sydämen reiässä, siitä tulee magneettirata, joka kiertää magneettihelmen sisällä. Kun ferriittiä valmistellaan EMI-säätelyä varten, suurin osa magneettivuosta tulisi olla mahdollista haihduttaa materiaalissa lämpönä. Tätä ilmiötä voidaan simuloida induktorin ja vastuksen sarjayhdistelmällä.
Signaalienergia on magneettisesti kytketty magneettihelmiin, joten induktorin reaktanssi ja resistanssi kasvavat taajuuden kasvaessa. Magneettikytkennän tehokkuus riippuu magneettihelmen materiaalin läpäisevyydestä suhteessa ilmaan. Magneettisia helmiä tyypillisesti muodostavien ferriittimateriaalien häviö voidaan ilmaista monimutkaisena suurena niiden suhteellisella ilmanläpäisevyydellä.
Magneettisille materiaaleille on usein tunnusomaista häviökulma käyttämällä tätä suhdetta. EMI-vaimennuskomponenttien käyttö vaatii suuren häviökulman, mikä tarkoittaa, että suurin osa häiriöistä haihtuu heijastumatta. Tällä hetkellä saatavilla olevat erilaiset ferriittimateriaalit tarjoavat suunnittelijoille laajan valikoiman mahdollisuuksia käyttää magneettihelmiä eri tilanteissa.
