Aplicació de perles magnètiques en el disseny EMC d'alimentació commutada
1 Component de supressió d'interferències electromagnètiques de ferrita
La ferrita és un material ferrimagnètic amb una estructura de gelosia cúbica. El seu procés de fabricació i propietats mecàniques són semblants a la ceràmica, i el seu color és gris-negre. Un tipus de nucli magnètic que s'utilitza sovint en filtres d'interferència electromagnètica és el material de ferrita. Molts fabricants proporcionen materials de ferrita utilitzats específicament per a la supressió d'interferències electromagnètiques. Aquest material es caracteritza per pèrdues molt elevades a altes freqüències. Per a les ferrites utilitzades per suprimir la interferència electromagnètica, els paràmetres de rendiment més importants són la permeabilitat magnètica μ i la densitat de flux magnètic de saturació Bs. La permeabilitat magnètica μ es pot expressar com un nombre complex, la part real constitueix la inductància i la part imaginària representa la pèrdua, que augmenta amb l'augment de la freqüència. Per tant, el seu circuit equivalent és un circuit en sèrie format per un inductor L i una resistència R. Tant L com R són funcions de freqüència. Quan un cable passa per aquest nucli de ferrita, la impedància inductiva formada augmenta de forma a mesura que augmenta la freqüència, però el seu mecanisme és completament diferent a diferents freqüències.
A la banda de baixa freqüència, la impedància es compon de la reactància inductiva de l'inductor. A baixa freqüència, R és molt petit i la permeabilitat magnètica del nucli magnètic és alta, de manera que la inductància és gran. L juga un paper important. La interferència electromagnètica es reflecteix i suprimeix; i en aquest moment, la pèrdua magnètica del nucli és petita i tot el dispositiu és un inductor amb característiques de baixa pèrdua i alta Q. Aquest inductor és fàcil de causar ressonància. Per tant, a la banda de baixa freqüència, de vegades es pot millorar la interferència després d'utilitzar perles de ferrita.
A la banda d'alta freqüència, la impedància es compon de components de resistència. A mesura que augmenta la freqüència, la permeabilitat magnètica del nucli magnètic disminueix, fent que la inductància de l'inductor disminueixi i la component de reactància inductiva disminueixi. Tanmateix, en aquest moment, la pèrdua del nucli magnètic augmenta i el component de resistència augmenta. , fent que la impedància total augmenti. Quan els senyals d'alta freqüència passen per la ferrita, la interferència electromagnètica s'absorbeix i es converteix en energia tèrmica i es dissipa.
Els components de supressió de ferrita s'utilitzen àmpliament en plaques de circuits impresos, línies elèctriques i línies de dades. Si s'afegeix un component de supressió de ferrita a l'extrem d'entrada de la línia elèctrica de la placa de circuit imprès, es poden filtrar les interferències d'alta freqüència. Els anells magnètics de ferrita o les perles magnètiques s'utilitzen especialment per suprimir les interferències d'alta freqüència i les interferències de punta a les línies de senyal i les línies elèctriques. També té la capacitat d'absorbir la interferència de pols de descàrrega electrostàtica.
2 Principis i característiques de les perles magnètiques Quan el corrent flueix pel cable del forat central, es generarà una pista magnètica circulant dins de la perla magnètica. Les ferrites utilitzades per al control EMI s'han de formular per dissipar la major part del flux magnètic com a calor al material. Aquest fenomen es pot simular mitjançant una combinació en sèrie d'un inductor i una resistència. com es mostra a la imatge 2
Els valors numèrics dels dos components són proporcionals a la longitud de les perles magnètiques, i la longitud de les perles magnètiques té un impacte significatiu en l'efecte de supressió. Com més llarga sigui la longitud de les perles magnètiques, millor serà l'efecte de supressió. Com que l'energia del senyal s'acobla magnèticament a les perles magnètiques, la reactància i la resistència de l'inductor augmenten a mesura que augmenta la freqüència. L'eficiència de l'acoblament magnètic depèn de la permeabilitat magnètica del material de les perles en relació amb l'aire. Normalment, la pèrdua del material de ferrita que constitueix les perles magnètiques es pot expressar com una quantitat complexa per la seva permeabilitat magnètica relativa a l'aire.
Els materials magnètics sovint utilitzen aquesta relació per caracteritzar l'angle de pèrdua. Els components utilitzats per a la supressió EMI requereixen un gran angle de pèrdua, el que significa que la major part de la interferència es dissiparà sense reflectir-se. La varietat de materials de ferrita disponibles actualment ofereix als dissenyadors una àmplia gamma d'opcions per utilitzar perles magnètiques en diferents situacions.
