Applicering av magnetiska pärlor i EMC-design av switchande strömförsörjning
1 Elektromagnetisk störningsdämpande ferritkomponent
Ferrit är ett ferrimagnetiskt material med en kubisk gitterstruktur. Dess tillverkningsprocess och mekaniska egenskaper liknar keramik, och dess färg är gråsvart. En typ av magnetisk kärna som ofta används i elektromagnetiska störningsfilter är ferritmaterial. Många tillverkare tillhandahåller ferritmaterial som specifikt används för elektromagnetisk störningsdämpning. Detta material kännetecknas av mycket höga förluster vid höga frekvenser. För ferriter som används för att undertrycka elektromagnetisk interferens är de viktigaste prestandaparametrarna magnetisk permeabilitet μ och mättnadsmagnetisk flödestäthet Bs. Magnetisk permeabilitet μ kan uttryckas som ett komplext tal, den reella delen utgör induktansen och den imaginära delen representerar förlusten, som ökar med frekvensökningen. Därför är dess ekvivalenta krets en seriekrets som består av en induktor L och ett motstånd R. Både L och R är frekvensfunktioner. När en tråd passerar genom denna ferritkärna ökar den bildade induktiva impedansen i form när frekvensen ökar, men dess mekanism är helt annorlunda vid olika frekvenser.
I lågfrekvensbandet är impedansen sammansatt av induktorns induktiva reaktans. Vid låg frekvens är R mycket liten och den magnetiska permeabiliteten hos den magnetiska kärnan är hög, så induktansen är stor. L spelar en stor roll. Den elektromagnetiska störningen reflekteras och undertrycks; och vid denna tidpunkt är den magnetiska kärnförlusten liten, och hela enheten är en induktor med låg förlust och höga Q-egenskaper. Denna induktor är lätt att orsaka resonans. Därför, i lågfrekvensbandet, kan störningar ibland förstärkas efter användning av ferritpärlor.
I högfrekvensbandet är impedansen sammansatt av motståndskomponenter. När frekvensen ökar, minskar den magnetiska permeabiliteten hos den magnetiska kärnan, vilket gör att induktansen hos induktansen minskar och den induktiva reaktanskomponenten att minska. Men vid denna tidpunkt ökar förlusten av den magnetiska kärnan och motståndskomponenten ökar. , vilket gör att den totala impedansen ökar. När högfrekventa signaler passerar genom ferriten, absorberas den elektromagnetiska störningen och omvandlas till värmeenergi och försvinner.
Ferritdämpningskomponenter används ofta i kretskort, kraftledningar och dataledningar. Om en ferritdämpningskomponent läggs till inloppsänden av kraftledningen på det tryckta kretskortet kan högfrekventa störningar filtreras bort. Ferritmagnetiska ringar eller magnetiska pärlor används speciellt för att undertrycka högfrekventa störningar och spikstörningar på signalledningar och kraftledningar. Den har också förmågan att absorbera elektrostatisk urladdningspulsstörning.
2 Principer och egenskaper hos magnetiska pärlor När ström flyter genom ledningen i det centrala hålet, kommer ett cirkulerande magnetiskt spår att genereras inuti den magnetiska pärlan. Ferriter som används för EMI-kontroll bör formuleras för att avleda det mesta av det magnetiska flödet som värme i materialet. Detta fenomen kan simuleras av en seriekombination av en induktor och ett motstånd. som visas på bild 2
De numeriska värdena för de två komponenterna är proportionella mot längden på de magnetiska pärlorna, och längden på de magnetiska pärlorna har en betydande inverkan på undertryckningseffekten. Ju längre de magnetiska pärlorna är, desto bättre dämpningseffekt. Eftersom signalenergin är magnetiskt kopplad till de magnetiska pärlorna, ökar reaktansen och resistansen hos induktorn när frekvensen ökar. Effektiviteten av magnetisk koppling beror på pärlmaterialets magnetiska permeabilitet i förhållande till luft. Vanligtvis kan förlusten av ferritmaterialet som utgör de magnetiska pärlorna uttryckas som en komplex storhet genom dess magnetiska permeabilitet i förhållande till luft.
Magnetiska material använder ofta detta förhållande för att karakterisera förlustvinkeln. Komponenterna som används för EMI-undertryckning kräver en stor förlustvinkel, vilket innebär att det mesta av störningen kommer att skingras utan att reflekteras. Mångfalden av tillgängliga ferritmaterial som för närvarande är tillgängliga ger designers ett brett utbud av val för att använda magnetiska pärlor i olika situationer.
