Magneettisten helmien käyttö hakkuriteholähteen EMC-suunnittelussa
1 ferriitti EMI-vaimennuselementti
Ferriitti on rautapitoinen magneettinen materiaali, jolla on kuutiohilarakenne. Sen valmistusprosessi ja mekaaniset ominaisuudet vastaavat keramiikkaa, väri on harmaa-musta. EMI-suodattimia käytetään usein luokassa magneettisydän on ferriittimateriaalia, monet valmistajat tarjoavat ferriittimateriaalia erityisesti EMI-vaimennusta varten. Tälle materiaalille on ominaista erittäin suuri suurtaajuushäviö. EMI-suppression ferriitin tärkeimmät suorituskykyparametrit ovat läpäisevyys μ ja saturaatiovuon tiheys Bs. Permeabiliteetti μ voidaan ilmaista kompleksilukuna, jolloin reaaliosa muodostaa induktanssin ja imaginaariosa edustaa häviötä, joka kasvaa taajuuden myötä. Siten sen ekvivalenttipiiri on sarjapiiri, joka koostuu induktorista L ja vastuksesta R. Sekä L että R ovat taajuuden funktioita. Kun lanka viedään tämän ferriittisydämen läpi, tuloksena oleva induktiivinen impedanssi kasvaa muodollisesti taajuuden mukaan
Induktiivinen impedanssi kasvaa muodollisesti taajuuden kasvaessa, mutta mekanismi on erilainen eri taajuuksilla.
Matalataajuuskaistalla induktanssin induktanssin impedanssi, matalataajuinen R on hyvin pieni, ytimen magneettinen permeabiliteetti on korkea, joten induktanssi on suuri, L:llä on tärkeä rooli sähkömagneettisten häiriöiden heijastumisessa ja tukahdutetaan; ja tällä kertaa ydinhäviö on pieni, koko laite on pienihäviöinen, korkea-Q-ominaisuuksilla induktanssi, joka on altis resonanssille, joten matalataajuuskaistalla saattaa olla aikoja, jolloin käyttö ferriittihelmistä ilmiön häiriön tehostamisen jälkeen.
Korkeataajuuskaistalla impedanssi koostuu resistiivisistä komponenteista, taajuuden noustessa sydämen magneettinen permeabiliteetti pienenee, jolloin induktorin induktanssi pienenee, induktiivinen komponentti pienenee Kuitenkin tällä kertaa häviö ytimen kasvaessa, resistiivinen komponentti kasvaa, mikä johtaa kokonaisimpedanssin kasvuun, kun korkeataajuiset signaalit ferriitin läpi absorboivat sähkömagneettiset häiriöt ja muuttuvat lämpöenergian hajaantumiseksi.
Ferriitin vaimennuskomponentteja käytetään laajalti painetuissa piirilevyissä, voimalinjoissa ja datalinjoissa. Jos piirilevyn sähköjohdon tulopäähän lisätään ferriitin vaimennuselementti, voidaan suurtaajuiset häiriöt suodattaa pois. Ferriitti magneettinen rengas tai helmi omistettu estämään signaalilinjoja, voimalinjoja korkeataajuisia häiriöitä ja piikkihäiriöitä, sillä on myös kyky absorboida sähköstaattista purkausta pulssihäiriöitä.
2 Magneettisen helmen periaate ja ominaisuudet, kun virta kulkee sen keskireiän läpi johdossa, se on magneettisen helmen sisäinen kiertovirtaus magneettisissa kanavissa. Kun ferriittiä formuloidaan EMI-säätelyä varten, suurin osa magneettivuosta pitäisi olla mahdollista hajottaa lämpönä materiaalissa. Tämä ilmiö voidaan mallintaa kelan ja vastuksen sarjayhdistelmällä. Kuten kuvassa 2 näkyy
Kahden komponentin numeerinen suuruus on suoraan verrannollinen helmen pituuteen, ja helmen pituudella on merkittävä vaikutus vaimennukseen, ja pidempi helmen pituus tarjoaa paremman vaimennuksen. Kun signaalienergia kytketään magneettisesti helmiin, induktorin reaktanssi ja resistanssi kasvavat taajuuden myötä. Magneettisen kytkennän tehokkuus riippuu helmimateriaalin magneettisesta läpäisevyydestä suhteessa ilmaan. Helmen normaalisti muodostavan ferriittimateriaalin häviö voidaan ilmaista monimutkaisena suurena sen läpäisevyydestä ilmaan nähden.
Magneettisille materiaaleille on usein tunnusomaista tämä suhde häviökulmaan. EMI-vaimennuskomponenteille tarvitaan suuri häviökulma, mikä tarkoittaa, että suurin osa häiriöistä häviää.
Tämä tarkoittaa, että suurin osa häiriöistä hajoaa eikä heijastu. Nykyään saatavilla olevien ferriittimateriaalien laaja valikoima tarjoaa suunnittelijalle laajan valikoiman helmiä käytettäväksi eri sovelluksissa.
