Applicazione di sfere magnetiche nella progettazione EMC degli alimentatori switching
1 elemento di soppressione EMI in ferrite
La ferrite è un materiale magnetico ferroso con una struttura reticolare cubica. Il suo processo di fabbricazione e le proprietà meccaniche sono simili alla ceramica, il colore è grigio-nero. I filtri EMI vengono spesso utilizzati in una classe di nuclei magnetici costituiti da materiale di ferrite, molti produttori forniscono materiale di ferrite specifico per la soppressione delle EMI. Questo materiale è caratterizzato da una perdita molto elevata delle alte frequenze. Per la ferrite per la soppressione EMI, i parametri prestazionali più importanti sono la permeabilità μ e la densità del flusso di saturazione Bs. La permeabilità μ può essere espressa come un numero complesso, dove la parte reale costituisce l'induttanza e la parte immaginaria rappresenta la perdita, che aumenta con la frequenza. Pertanto, il suo circuito equivalente è un circuito in serie costituito da un induttore L e un resistore R. Sia L che R sono funzioni della frequenza. Quando un filo viene fatto passare attraverso questo nucleo di ferrite, l'impedenza induttiva risultante aumenta formalmente con la frequenza
L'impedenza induttiva aumenta formalmente all'aumentare della frequenza, ma il meccanismo è abbastanza diverso a frequenze diverse.
Nella banda a bassa frequenza, l'impedenza dell'induttanza, la bassa frequenza R è molto piccola, la permeabilità magnetica del nucleo è elevata, quindi l'induttanza è grande, L gioca un ruolo importante nella riflessione dell'interferenza elettromagnetica e soppresso; e questa volta, la perdita del nucleo è piccola, l'intero dispositivo è un'induttanza con caratteristiche di bassa perdita e alto Q, che è incline alla risonanza, quindi nella banda a bassa frequenza, potrebbero esserci momenti in cui l'uso di sfere di ferrite dopo l'intensificazione dell'interferenza del fenomeno.
Nella banda ad alta frequenza l'impedenza è composta da componenti resistivi, all'aumentare della frequenza diminuisce la permeabilità magnetica del nucleo, con conseguente diminuzione dell'induttanza dell'induttore, la componente induttiva diminuisce Tuttavia, questa volta, la perdita del nucleo aumenta, la componente resistiva aumenta, con conseguente aumento dell'impedenza totale quando i segnali ad alta frequenza attraverso la ferrite, l'interferenza elettromagnetica vengono assorbiti e convertiti sotto forma di dissipazione di energia termica.
I componenti di soppressione della ferrite sono ampiamente utilizzati nei circuiti stampati, nelle linee elettriche e nelle linee dati. Se si aggiunge un elemento di soppressione in ferrite all'estremità di ingresso della linea di alimentazione di un circuito stampato, è possibile filtrare le interferenze ad alta frequenza. Anello o sfera magnetica in ferrite dedicata per inibire linee di segnale, linee elettriche sulle interferenze ad alta frequenza e interferenze di picco, ha anche la capacità di assorbire le interferenze degli impulsi di scarica elettrostatica.
2 Il principio e le caratteristiche della perla magnetica quando la corrente scorre attraverso il foro centrale del filo, sarà il flusso di circolazione interna della perla magnetica dei canali magnetici. Quando una ferrite è formulata per il controllo EMI, dovrebbe essere possibile dissipare la maggior parte del flusso magnetico sotto forma di calore nel materiale. Questo fenomeno può essere modellato mediante una combinazione in serie di un induttore e un resistore. Come mostrato nella Figura 2
L'entità numerica dei due componenti è direttamente proporzionale alla lunghezza della pallina e la lunghezza della pallina ha un effetto significativo sulla soppressione, poiché la lunghezza maggiore della pallina fornisce una migliore soppressione. Poiché l'energia del segnale è accoppiata magneticamente alle sfere, la reattanza e la resistenza dell'induttore aumentano con la frequenza. L'efficienza dell'accoppiamento magnetico dipende dalla permeabilità magnetica del materiale della perla rispetto all'aria. La perdita del materiale ferritico che normalmente costituisce la perla può essere espressa come quantità complessa dalla sua permeabilità rispetto all'aria.
I materiali magnetici sono spesso caratterizzati da questo rapporto con l'angolo di perdita. Per i componenti di soppressione EMI è richiesto un ampio angolo di perdita, il che significa che la maggior parte dell'interferenza verrà dissipata.
Ciò significa che la maggior parte dell'interferenza verrà dissipata e non riflessa. L'ampia varietà di materiali in ferrite oggi disponibili offre al progettista un'ampia scelta di perle da utilizzare in diverse applicazioni.
