Primjena magnetskih kuglica u EMC dizajnu sklopnog napajanja
1 Feritna komponenta za suzbijanje elektromagnetskih smetnji
Ferit je ferimagnetski materijal s kubičnom rešetkastom strukturom. Procesom izrade i mehaničkim svojstvima slični su keramici, a boja je sivo-crna. Vrsta magnetske jezgre koja se često koristi u filtrima elektromagnetskih smetnji je feritni materijal. Mnogi proizvođači nude feritne materijale koji se posebno koriste za suzbijanje elektromagnetskih smetnji. Ovaj materijal karakteriziraju vrlo visoki gubici na visokim frekvencijama. Za ferite koji se koriste za suzbijanje elektromagnetskih smetnji, najvažniji parametri performansi su magnetska permeabilnost μ i gustoća magnetskog toka zasićenja Bs. Magnetska permeabilnost μ može se izraziti kao kompleksan broj, realni dio čini induktivitet, a imaginarni dio predstavlja gubitak, koji raste s porastom frekvencije. Stoga je njegov ekvivalentni krug serijski krug koji se sastoji od prigušnice L i otpornika R. I L i R su funkcije frekvencije. Kada žica prolazi kroz ovu feritnu jezgru, formirana induktivna impedancija se povećava u obliku kako se frekvencija povećava, ali njen mehanizam je potpuno drugačiji na različitim frekvencijama.
U niskofrekventnom pojasu, impedancija se sastoji od induktivne reaktancije induktora. Na niskoj frekvenciji R je vrlo malen, a magnetska permeabilnost magnetske jezgre je velika, pa je induktivitet velik. L igra glavnu ulogu. Elektromagnetske smetnje se reflektiraju i potiskuju; iu ovom trenutku, magnetski gubitak jezgre je mali, a cijeli uređaj je induktor s malim gubicima i visokim Q karakteristikama. Ovaj induktor je lako izazvati rezonanciju. Stoga, u niskofrekventnom pojasu, smetnje se ponekad mogu pojačati nakon uporabe feritnih kuglica.
U visokofrekventnom pojasu, impedancija se sastoji od komponenti otpora. Kako se frekvencija povećava, magnetska permeabilnost magnetske jezgre se smanjuje, uzrokujući smanjenje induktiviteta induktora i smanjenje komponente induktivne reaktancije. Međutim, u ovom trenutku se povećava gubitak magnetske jezgre i komponenta otpora se povećava. , uzrokujući povećanje ukupne impedancije. Kada visokofrekventni signali prolaze kroz ferit, elektromagnetske smetnje se apsorbiraju i pretvaraju u toplinsku energiju te rasipaju.
Komponente za suzbijanje ferita naširoko se koriste u tiskanim pločama, električnim i podatkovnim vodovima. Ako se komponenta za suzbijanje ferita doda na ulazni kraj naponskog voda tiskane ploče, visokofrekventne smetnje mogu se filtrirati. Feritni magnetski prstenovi ili magnetske kuglice posebno se koriste za suzbijanje visokofrekventnih smetnji i šiljastih smetnji na signalnim vodovima i dalekovodima. Također ima sposobnost apsorbiranja smetnji pulsa elektrostatskog pražnjenja.
2 Načela i karakteristike magnetskih kuglica Kada struja teče kroz žicu u središnjem otvoru, unutar magnetske kuglice stvorit će se kružeći magnetski trag. Feriti koji se koriste za EMI kontrolu trebaju biti formulirani tako da rasipaju većinu magnetskog toka kao toplinu u materijalu. Ovaj se fenomen može simulirati serijskom kombinacijom induktora i otpornika. kao što je prikazano na slici 2
Brojčane vrijednosti dviju komponenti proporcionalne su duljini magnetskih kuglica, a duljina magnetskih kuglica ima značajan utjecaj na učinak potiskivanja. Što je duljina magnetskih kuglica veća, to je učinak potiskivanja bolji. Budući da je energija signala magnetski povezana s magnetskim zrncima, reaktancija i otpor induktora rastu s povećanjem frekvencije. Učinkovitost magnetskog spajanja ovisi o magnetskoj propusnosti materijala zrna u odnosu na zrak. Obično se gubitak feritnog materijala koji čini magnetska zrnca može izraziti kao složena veličina njegovom magnetskom propusnošću u odnosu na zrak.
Magnetski materijali često koriste ovaj omjer za karakterizaciju kuta gubitka. Komponente koje se koriste za suzbijanje EMI zahtijevaju veliki kut gubitka, što znači da će se većina smetnji raspršiti bez refleksije. Raznolikost dostupnih feritnih materijala koji su trenutno dostupni dizajnerima daje širok raspon izbora za korištenje magnetskih kuglica u različitim situacijama.
