Magneettisten helmien käyttö hakkuriteholähteen EMC-suunnittelussa
1 Ferriittinen sähkömagneettisten häiriöiden vaimennuskomponentti
Ferriitti on ferrimagneettinen materiaali, jolla on kuutiohilarakenne. Sen valmistusprosessi ja mekaaniset ominaisuudet ovat samanlaisia kuin keramiikka, ja sen väri on harmaa-musta. Eräs sähkömagneettisissa häiriösuodattimissa usein käytetty magneettisydän on ferriittimateriaalia. Monet valmistajat tarjoavat ferriittimateriaaleja, joita käytetään erityisesti sähkömagneettisten häiriöiden vaimentamiseen. Tälle materiaalille on ominaista erittäin suuret häviöt korkeilla taajuuksilla. Sähkömagneettisten häiriöiden vaimentamiseen käytettävien ferriittien tärkeimmät suorituskykyparametrit ovat magneettinen permeabiliteetti μ ja saturaatiomagneettivuon tiheys Bs. Magneettinen permeabiliteetti μ voidaan ilmaista kompleksilukuna, reaaliosa muodostaa induktanssin ja imaginaariosa edustaa häviötä, joka kasvaa taajuuden kasvaessa. Siksi sen ekvivalenttipiiri on sarjapiiri, joka koostuu induktorista L ja vastuksesta R. Sekä L että R ovat taajuuden funktioita. Kun lanka kulkee tämän ferriittisydämen läpi, muodostuva induktiivinen impedanssi kasvaa muodoltaan taajuuden kasvaessa, mutta sen mekanismi on täysin erilainen eri taajuuksilla.
Matalataajuuskaistalla impedanssi koostuu induktorin induktiivisesta reaktanssista. Matalalla taajuudella R on hyvin pieni ja magneettisydämen magneettinen permeabiliteetti on korkea, joten induktanssi on suuri. L:llä on tärkeä rooli. Sähkömagneettinen häiriö heijastuu ja vaimenee; ja tällä hetkellä magneettinen Ydinhäviö on pieni, ja koko laite on kela, jolla on pieni häviö ja korkeat Q-ominaisuudet. Tämä induktori on helppo aiheuttaa resonanssia. Siksi matalataajuuskaistalla häiriöt voivat joskus lisääntyä ferriittihelmien käytön jälkeen.
Korkeataajuuskaistalla impedanssi koostuu vastuskomponenteista. Taajuuden kasvaessa magneettisydämen magneettinen permeabiliteetti pienenee, jolloin induktorin induktanssi pienenee ja induktiivinen reaktanssikomponentti pienenee. Kuitenkin tällä hetkellä magneettisydämen menetys kasvaa ja vastuskomponentti kasvaa. , jolloin kokonaisimpedanssi kasvaa. Kun suurtaajuiset signaalit kulkevat ferriitin läpi, sähkömagneettiset häiriöt absorboituvat ja muunnetaan lämpöenergiaksi ja hajoavat.
Ferriitin vaimennuskomponentteja käytetään laajalti painetuissa piirilevyissä, voimalinjoissa ja datalinjoissa. Jos piirilevyn virtajohdon tulopäähän lisätään ferriitin vaimennuskomponentti, voidaan korkeataajuiset häiriöt suodattaa pois. Ferriittimagneettisia renkaita tai magneettihelmiä käytetään erityisesti vaimentamaan suurtaajuisia häiriöitä ja piikkihäiriöitä signaalilinjoissa ja voimalinjoissa. Sillä on myös kyky absorboida sähköstaattisen purkauksen pulssihäiriöitä.
2 Magneettisten helmien periaatteet ja ominaisuudet Kun virta kulkee keskireiässä olevan langan läpi, magneettipallon sisällä syntyy kiertävä magneettirata. EMI-säätelyyn käytetyt ferriitit tulee formuloida niin, että suurin osa magneettivuosta haihdutetaan materiaalissa lämpönä. Tätä ilmiötä voidaan simuloida induktorin ja vastuksen sarjayhdistelmällä. kuten kuvassa 2 näkyy
Kahden komponentin numeeriset arvot ovat verrannollisia magneettihelmien pituuteen, ja magneettihelmien pituudella on merkittävä vaikutus vaimennusvaikutukseen. Mitä pidemmät magneettihelmet ovat, sitä parempi vaimennusvaikutus. Koska signaalienergia on magneettisesti kytketty magneettihelmiin, induktorin reaktanssi ja resistanssi kasvavat taajuuden kasvaessa. Magneettisen kytkennän tehokkuus riippuu helmimateriaalin magneettisesta läpäisevyydestä suhteessa ilmaan. Yleensä magneettihelmet muodostavan ferriittimateriaalin häviö voidaan ilmaista monimutkaisena suurena sen magneettisella läpäisevyydellä suhteessa ilmaan.
Magneettiset materiaalit käyttävät usein tätä suhdetta kuvaamaan häviökulmaa. EMI-vaimennuskomponentit vaativat suuren häviökulman, mikä tarkoittaa, että suurin osa häiriöistä haihtuu heijastumatta. Tällä hetkellä saatavilla olevien ferriittimateriaalien valikoima tarjoaa suunnittelijoille laajan valikoiman vaihtoehtoja magneettihelmien käyttöön eri tilanteissa.
