Primjena magnetskih kuglica u EMC dizajnu sklopnog napajanja
1 feritni element za suzbijanje EMI
Ferit je željezni magnetski materijal s kubičnom rešetkastom strukturom. Procesom izrade i mehaničkim svojstvima slični su keramici, boja je sivo-crna. EMI filteri se često koriste u klasi magnetskih jezgri od feritnog materijala, mnogi proizvođači daju feritni materijal posebno za suzbijanje EMI. Ovaj materijal karakteriziraju vrlo veliki visokofrekventni gubici. Za ferit za suzbijanje EMI, najvažniji parametri izvedbe su propusnost μ i gustoća toka zasićenja Bs. Permeabilnost μ može se izraziti kao kompleksan broj, pri čemu stvarni dio predstavlja induktivitet, a imaginarni dio predstavlja gubitak, koji raste s frekvencijom. Stoga je njegov ekvivalentni krug serijski krug koji se sastoji od prigušnice L i otpornika R. I L i R su funkcije frekvencije. Kada se žica provuče kroz ovu feritnu jezgru, rezultirajuća induktivna impedancija formalno raste kao frekvencija
Induktivna impedancija se formalno povećava s povećanjem frekvencije, ali mehanizam je sasvim drugačiji na različitim frekvencijama.
U niskofrekventnom pojasu, impedancija prema induktivitetu induktiviteta, niskofrekventni R je vrlo mali, magnetska permeabilnost jezgre je visoka, tako da je induktivitet velik, L igra glavnu ulogu u elektromagnetskim smetnjama koje se odražavaju i potisnuto; i ovaj put, gubitak jezgre je mali, cijeli uređaj ima niske gubitke, visoke Q karakteristike induktiviteta, koji je sklon rezonanciji, tako da u niskofrekventnom pojasu, može doći do trenutaka kada se koristi feritnih kuglica nakon interferencijskog pojačanja fenomena.
U visokofrekventnom pojasu, impedancija se sastoji od otpornih komponenti, kako frekvencija raste, magnetska permeabilnost jezgre se smanjuje, što rezultira smanjenjem induktiviteta induktora, induktivna komponenta se smanjuje. Međutim, ovaj put, gubitak jezgre se povećava, otporna komponenta se povećava, što rezultira povećanjem ukupne impedancije kada se visokofrekventni signali kroz ferit apsorbiraju elektromagnetske smetnje i pretvaraju u oblik rasipanja toplinske energije.
Komponente za suzbijanje ferita naširoko se koriste u tiskanim pločama, električnim i podatkovnim vodovima. Ako se element za suzbijanje ferita doda na ulazni kraj naponskog voda tiskane pločice, visokofrekventne smetnje mogu se filtrirati. Feritni magnetski prsten ili kuglica posvećena sprječavanju signalnih vodova, visokofrekventnih smetnji i šiljastih vodova, također ima sposobnost apsorbiranja smetnji pulsa elektrostatičkog pražnjenja.
2 Načelo i karakteristike magnetske kuglice kada struja teče kroz njenu središnju rupu u žici, to će biti unutarnja cirkulacija magnetske kuglice kroz magnetske kanale. Kada je ferit formuliran za EMI kontrolu, trebalo bi biti moguće raspršiti većinu magnetskog toka kao toplinu u materijalu. Ovaj se fenomen može modelirati serijskom kombinacijom induktora i otpornika. Kao što je prikazano na slici 2
Numerička veličina dviju komponenti izravno je proporcionalna duljini kuglice, a duljina kuglice ima značajan učinak na potiskivanje, pri čemu duža dužina kuglice osigurava bolje potiskivanje. Kako je energija signala magnetski povezana s zrncima, reaktancija induktora i otpor rastu s frekvencijom. Učinkovitost magnetskog spajanja ovisi o magnetskoj propusnosti materijala zrna u odnosu na zrak. Gubitak feritnog materijala koji normalno čini zrno može se izraziti kao složena veličina njegovom propusnošću u odnosu na zrak.
Magnetske materijale često karakterizira ovaj omjer prema kutu gubitka. Za komponente za potiskivanje EMI-ja potreban je veliki kut gubitka, što znači da će se većina smetnji raspršiti.
To znači da će se većina smetnji raspršiti i neće se reflektirati. Veliki izbor feritnih materijala koji su danas dostupni daje dizajneru širok izbor zrna za korištenje u različitim primjenama.
