Primjena magnetnih perli u EMC dizajnu prekidačkog napajanja
1 Feritna komponenta za suzbijanje elektromagnetnih smetnji
Ferit je ferimagnetni materijal sa kubičnom rešetkastom strukturom. Proizvodni proces i mehanička svojstva su slični keramici, a boja je sivo-crna. Vrsta magnetnog jezgra koji se često koristi u filterima za elektromagnetne smetnje je feritni materijal. Mnogi proizvođači pružaju feritne materijale koji se posebno koriste za suzbijanje elektromagnetnih smetnji. Ovaj materijal karakteriziraju vrlo visoki gubici na visokim frekvencijama. Za ferite koji se koriste za suzbijanje elektromagnetnih smetnji, najvažniji parametri performansi su magnetna permeabilnost μ i gustina magnetnog fluksa zasićenja Bs. Magnetna permeabilnost μ se može izraziti kao kompleksan broj, realni dio čini induktivnost, a imaginarni dio predstavlja gubitak koji raste sa povećanjem frekvencije. Prema tome, njegov ekvivalentni krug je serijski krug koji se sastoji od induktora L i otpornika R. I L i R su funkcije frekvencije. Kada žica prođe kroz ovu feritnu jezgru, formirana induktivna impedansa povećava se u obliku kako se frekvencija povećava, ali njen mehanizam je potpuno drugačiji na različitim frekvencijama.
U niskofrekventnom opsegu, impedancija se sastoji od induktivne reaktancije induktora. Na niskoj frekvenciji, R je vrlo mali, a magnetna permeabilnost magnetnog jezgra je velika, pa je induktivnost velika. L igra glavnu ulogu. Elektromagnetne smetnje se reflektuju i potiskuju; i u ovom trenutku, gubitak magnetne jezgre je mali, a cijeli uređaj je induktor s malim gubicima i visokim Q karakteristikama. Ovaj induktor lako izaziva rezonanciju. Stoga, u opsegu niske frekvencije, smetnje se ponekad mogu pojačati nakon upotrebe feritnih perli.
U visokofrekventnom opsegu, impedancija se sastoji od komponenti otpora. Kako frekvencija raste, magnetska permeabilnost magnetnog jezgra se smanjuje, uzrokujući smanjenje induktivnosti induktora i smanjenje komponente induktivne reaktanse. Međutim, u ovom trenutku se povećava gubitak magnetnog jezgra i povećava se komponenta otpora. , što uzrokuje povećanje ukupne impedanse. Kada visokofrekventni signali prolaze kroz ferit, elektromagnetne smetnje se apsorbuju i pretvaraju u toplotnu energiju i raspršuju.
Komponente za suzbijanje ferita se široko koriste u štampanim pločama, električnim vodovima i linijama podataka. Ako se komponenta za suzbijanje ferita doda na ulazni kraj strujnog voda štampane ploče, visokofrekventne smetnje se mogu filtrirati. Feritni magnetni prstenovi ili magnetne perle se posebno koriste za suzbijanje visokofrekventnih smetnji i smetnji šiljcima na signalnim linijama i dalekovodima. Takođe ima sposobnost da apsorbuje smetnje impulsa elektrostatičkog pražnjenja.
2 Principi i karakteristike magnetnih perli Kada struja teče kroz žicu u centralnom otvoru, kruži magnetni trag će se generisati unutar magnetne perle. Feriti koji se koriste za kontrolu elektromagnetskih smetnji trebaju biti formulirani tako da raspršuju većinu magnetskog fluksa u obliku topline u materijalu. Ovaj fenomen se može simulirati serijskom kombinacijom induktora i otpornika. kao što je prikazano na slici 2
Numeričke vrijednosti dvije komponente su proporcionalne dužini magnetnih perli, a dužina magnetnih perli ima značajan uticaj na efekat potiskivanja. Što je dužina magnetnih perli, to je bolji efekat potiskivanja. Budući da je energija signala magnetski spojena na magnetne perle, reaktanca i otpor induktora rastu kako se frekvencija povećava. Efikasnost magnetnog spajanja zavisi od magnetne permeabilnosti materijala perle u odnosu na vazduh. Obično se gubitak feritnog materijala koji čini magnetne perle može izraziti kao kompleksna veličina njegovom magnetskom permeabilnosti u odnosu na zrak.
Magnetni materijali često koriste ovaj omjer za karakterizaciju ugla gubitka. Komponente koje se koriste za suzbijanje EMI zahtevaju veliki ugao gubitka, što znači da će se većina smetnji raspršiti bez odraza. Raznolikost dostupnih feritnih materijala trenutno dostupnih pruža dizajnerima širok raspon izbora za korištenje magnetnih perli u različitim situacijama.
