Os condensadores de filtro, os indutores de modo común e as esferas magnéticas son figuras comúns nos circuítos de deseño EMC e tamén son tres ferramentas poderosas para eliminar as interferencias electromagnéticas.
Para o papel destes tres no circuíto, creo que hai moitos enxeñeiros que non o entenden, o artigo do deseño dunha análise detallada do principio de eliminación dos tres EMC máis nítidos.
1. Condensador de filtro
Aínda que a resonancia do condensador non é desexable desde o punto de vista da filtraxe do ruído de alta frecuencia, a resonancia do condensador non sempre é prexudicial.
Cando se determina a frecuencia do ruído que se vai filtrar, pódese axustar a capacidade do condensador de xeito que o punto de resonancia caia xusto na frecuencia de perturbación.
Na enxeñaría práctica, a frecuencia do ruído electromagnético que se debe filtrar adoita ser de centos de MHz ou incluso superior a 1 GHz. Para este tipo de ruído electromagnético de alta frecuencia, é necesario usar un condensador que o filtre de forma eficaz.
A razón pola que os condensadores ordinarios non poden filtrar eficazmente o ruído de alta frecuencia débese a dúas razóns:
(1) Unha das razóns é que a inductancia do cable do condensador provoca a resonancia do condensador, o que presenta unha gran impedancia ao sinal de alta frecuencia e debilita o efecto de derivación do sinal de alta frecuencia;
(2) Outra razón é que a capacitancia parasitaria entre os fíos acopla o sinal de alta frecuencia, o que reduce o efecto de filtrado.
A razón pola que o condensador de núcleo continuo pode filtrar eficazmente o ruído de alta frecuencia é que o condensador de núcleo continuo non só non ten o problema de que a inductancia do chumbo faga que a frecuencia de resonancia do condensador sexa demasiado baixa.
E o condensador de núcleo continuo pódese instalar directamente no panel metálico, usando o panel metálico para desempeñar o papel de illamento de alta frecuencia. Non obstante, ao usar o condensador de núcleo continuo, o problema ao que prestar atención é o problema da instalación.
A maior debilidade do condensador de núcleo continuo é o medo ás altas temperaturas e ao impacto da temperatura, o que causa grandes dificultades ao soldar o condensador de núcleo continuo ao panel metálico.
Moitos condensadores dananse durante a soldadura. Especialmente cando é necesario instalar un gran número de condensadores de núcleo no panel, sempre que haxa un dano, é difícil de reparar, porque cando se retira o condensador danado, causará danos a outros condensadores próximos.
2. Indutancia en modo común
Dado que os problemas aos que se enfronta a EMC son principalmente interferencias en modo común, os indutores de modo común tamén son un dos nosos compoñentes potentes de uso habitual.
O indutor de modo común é un dispositivo de supresión de interferencias de modo común con ferrita como núcleo, que consta de dúas bobinas do mesmo tamaño e o mesmo número de voltas enroladas simetricamente no mesmo núcleo magnético de anel de ferrita para formar un dispositivo de catro terminais, que ten un gran efecto de supresión de inductancia para o sinal de modo común e unha pequena inductancia de fuga para o sinal de modo diferencial.
O principio é que cando flúe a corrente de modo común, o fluxo magnético no anel magnético superpóñese, tendo así unha inductancia considerable, que inhibe a corrente de modo común, e cando as dúas bobinas flúen a través da corrente de modo diferencial, o fluxo magnético no anel magnético anúlase mutuamente e case non hai inductancia, polo que a corrente de modo diferencial pode pasar sen atenuación.
Polo tanto, o indutor de modo común pode suprimir eficazmente o sinal de interferencia de modo común na liña equilibrada, pero non ten ningún efecto sobre a transmisión normal do sinal de modo diferencial.
Os indutores de modo común deben cumprir os seguintes requisitos cando se fabriquen:
(1) Os cables enrolados no núcleo da bobina deben estar illados para garantir que non haxa curtocircuíto por avaría entre as espiras da bobina baixo a acción dunha sobretensión instantánea;
(2) Cando a bobina flúe a través da corrente instantánea grande, o núcleo magnético non debe estar saturado;
(3) O núcleo magnético da bobina debe estar illado da bobina para evitar a avaría entre os dous baixo a acción dunha sobretensión instantánea;
(4) A bobina debe enrolarse nunha soa capa na medida do posible, para reducir a capacitancia parasitaria da bobina e mellorar a capacidade da bobina para transmitir sobretensións transitorias.
En circunstancias normais, prestando atención á selección da banda de frecuencia necesaria para filtrar, canto maior sexa a impedancia de modo común, mellor, polo que debemos ter en conta os datos do dispositivo ao seleccionar o indutor de modo común, principalmente segundo a curva de frecuencia de impedancia.
Ademais, ao seleccionar, preste atención ao impacto da impedancia do modo diferencial no sinal, centrándose principalmente na impedancia do modo diferencial, prestando especial atención aos portos de alta velocidade.
3. Conta magnética
No proceso de deseño EMC de circuítos dixitais de produtos, a miúdo empregamos perlas magnéticas. O material de ferrita é unha aliaxe de ferro-magnesio ou de ferro-níquel. Este material ten unha alta permeabilidade magnética e pode ser o indutor entre o enrolamento da bobina no caso de alta frecuencia e alta resistencia, xerando unha capacitancia mínima.
Os materiais de ferrita adoitan empregarse a altas frecuencias, porque a baixas frecuencias as súas principais características de inductancia fan que a perda na liña sexa moi pequena. A altas frecuencias, trátase principalmente de relacións características de reactancia e cambian coa frecuencia. En aplicacións prácticas, os materiais de ferrita utilízanse como atenuadores de alta frecuencia para circuítos de radiofrecuencia.
De feito, a ferrita é mellor equivalente ao paralelismo de resistencia e inductancia, a resistencia é curtocircuíta polo indutor a baixa frecuencia e a impedancia do indutor faise bastante alta a alta frecuencia, de xeito que toda a corrente pasa a través da resistencia.
A ferrita é un dispositivo consumidor no que a enerxía de alta frecuencia se converte en enerxía térmica, o que está determinado polas súas características de resistencia eléctrica. As perlas magnéticas de ferrita teñen mellores características de filtrado de alta frecuencia que os indutores ordinarios.
A ferrita é resistiva a altas frecuencias, equivalente a un indutor cun factor de calidade moi baixo, polo que pode manter unha alta impedancia nun amplo rango de frecuencias, mellorando así a eficiencia do filtrado de alta frecuencia.
Na banda de baixa frecuencia, a impedancia está composta pola inductancia. A baixa frecuencia, R é moi pequena e a permeabilidade magnética do núcleo é alta, polo que a inductancia é grande. L xoga un papel importante e a interferencia electromagnética é suprimida pola reflexión. E neste momento, a perda do núcleo magnético é pequena, todo o dispositivo ten unha baixa perda e altas características Q do indutor, este indutor é doado de causar resonancia, polo que na banda de baixa frecuencia, ás veces pode haber unha interferencia maior despois do uso de perdas magnéticas de ferrita.
Na banda de alta frecuencia, a impedancia está composta por compoñentes de resistencia. A medida que a frecuencia aumenta, a permeabilidade do núcleo magnético diminúe, o que resulta nunha diminución da inductancia do indutor e unha diminución do compoñente de reactancia indutiva.
Non obstante, neste momento, a perda do núcleo magnético aumenta, o compoñente de resistencia aumenta, o que resulta nun aumento da impedancia total e, cando o sinal de alta frecuencia pasa a través da ferrita, a interferencia electromagnética absórbese e convértese en forma de disipación de calor.
Os compoñentes de supresión de ferrita úsanse amplamente en placas de circuítos impresos, liñas eléctricas e liñas de datos. Por exemplo, engádese un elemento de supresión de ferrita ao extremo de entrada do cable de alimentación da placa impresa para filtrar as interferencias de alta frecuencia.
O anel magnético de ferrita ou a esfera magnética úsase especialmente para suprimir as interferencias de alta frecuencia e as interferencias de pico nas liñas de sinal e nas liñas eléctricas, e tamén ten a capacidade de absorber as interferencias dos pulsos de descarga electrostática. O uso de esferas magnéticas de chip ou indutores de chip depende principalmente da aplicación práctica.
Os indutores de chip úsanse en circuítos resonantes. Cando é necesario eliminar o ruído EMI innecesario, o uso de microesferas magnéticas de chip é a mellor opción.
Aplicación de microesferas magnéticas para chips e inductores de chips
Indutores de chip:Comunicacións por radiofrecuencia (RF) e sen fíos, equipos de tecnoloxía da información, detectores de radar, electrónica para automóbiles, teléfonos móbiles, buscapersoas, equipos de son, asistentes dixitais persoais (PDA), sistemas de control remoto sen fíos e módulos de alimentación de baixa tensión.
Esferas magnéticas para chips:Circuítos xeradores de reloxo, filtrado entre circuítos analóxicos e dixitais, conectores internos de entrada/saída de E/S (como portos serie, portos paralelos, teclados, ratos, telecomunicacións de longa distancia, redes de área local), circuítos de RF e dispositivos lóxicos susceptibles a interferencias, filtrado de interferencias conducidas de alta frecuencia en circuítos de alimentación, ordenadores, impresoras, gravadores de vídeo (VCR), supresión de ruído EMI en sistemas de televisión e teléfonos móbiles.
A unidade da esfera magnética son os ohmios, porque a unidade da esfera magnética é nominal de acordo coa impedancia que produce a unha determinada frecuencia, e a unidade de impedancia tamén son os ohmios.
A FOLLA DE DATOS da esfera magnética xeralmente proporcionará as características de frecuencia e impedancia da curva, xeralmente 100 MHz como estándar, por exemplo, cando a frecuencia de 100 MHz é cando a impedancia da esfera magnética é equivalente a 1000 ohmios.
Para a banda de frecuencia que queremos filtrar, debemos escoller canto maior sexa a impedancia da esfera magnética, mellor; normalmente escollemos unha impedancia de 600 ohmios ou máis.
Ademais, ao seleccionar esferas magnéticas, é necesario prestar atención ao fluxo das esferas magnéticas, que xeralmente necesita ser reducido nun 80 %, e débese ter en conta a influencia da impedancia de CC na caída de tensión cando se utilicen en circuítos de alimentación.
Data de publicación: 24 de xullo de 2023
