Toepassing van magnetische kralen in EMC-ontwerp van schakelende voeding
1 Ferriet elektromagnetische interferentie-onderdrukkingscomponent
Ferriet is een ferrimagnetisch materiaal met een kubieke roosterstructuur. Het productieproces en de mechanische eigenschappen zijn vergelijkbaar met die van keramiek, en de kleur is grijszwart. Een type magnetische kern dat vaak wordt gebruikt in elektromagnetische interferentiefilters is ferrietmateriaal. Veel fabrikanten leveren ferrietmaterialen die specifiek worden gebruikt voor het onderdrukken van elektromagnetische interferentie. Dit materiaal wordt gekenmerkt door zeer hoge verliezen bij hoge frequenties. Voor ferrieten die worden gebruikt om elektromagnetische interferentie te onderdrukken, zijn de belangrijkste prestatieparameters de magnetische permeabiliteit μ en de verzadigingsmagnetische fluxdichtheid Bs. Magnetische permeabiliteit μ kan worden uitgedrukt als een complex getal, het reële deel vormt de inductantie en het imaginaire deel vertegenwoordigt het verlies, dat toeneemt met de toename van de frequentie. Daarom is het equivalente circuit een serieschakeling bestaande uit een inductor L en een weerstand R. Zowel L als R zijn frequentiefuncties. Wanneer een draad door deze ferrietkern gaat, neemt de gevormde inductieve impedantie in vorm toe naarmate de frequentie toeneemt, maar het mechanisme ervan is compleet anders bij verschillende frequenties.
In de lage frequentieband bestaat de impedantie uit de inductieve reactantie van de inductor. Bij lage frequentie is R erg klein en is de magnetische permeabiliteit van de magnetische kern hoog, dus de inductantie is groot. L speelt een grote rol. De elektromagnetische interferentie wordt gereflecteerd en onderdrukt; en op dit moment is het magnetische kernverlies klein en is het hele apparaat een inductor met laag verlies en hoge Q-karakteristieken. Deze inductor veroorzaakt gemakkelijk resonantie. Daarom kan de interferentie in de lage frequentieband soms worden versterkt na gebruik van ferrietkralen.
In de hoge frequentieband bestaat de impedantie uit weerstandscomponenten. Naarmate de frequentie toeneemt, neemt de magnetische permeabiliteit van de magnetische kern af, waardoor de inductie van de inductor afneemt en de inductieve reactantiecomponent afneemt. Op dit moment neemt echter het verlies van de magnetische kern toe en neemt de weerstandscomponent toe. , waardoor de totale impedantie toeneemt. Wanneer hoogfrequente signalen door het ferriet gaan, wordt de elektromagnetische interferentie geabsorbeerd, omgezet in warmte-energie en afgevoerd.
Ferrietonderdrukkingscomponenten worden veel gebruikt in printplaten, hoogspanningslijnen en datalijnen. Als aan het inlaatuiteinde van de voedingslijn van de printplaat een ferrietonderdrukkingscomponent wordt toegevoegd, kan hoogfrequente interferentie worden uitgefilterd. Ferriet magnetische ringen of magnetische kralen worden speciaal gebruikt om hoogfrequente interferentie en piekinterferentie op signaallijnen en hoogspanningslijnen te onderdrukken. Het heeft ook het vermogen om elektrostatische ontladingspulsinterferentie te absorberen.
2 Principes en kenmerken van magnetische kralen Wanneer er stroom door de draad in het centrale gat vloeit, wordt er een circulerend magnetisch spoor gegenereerd in de magnetische kraal. Ferrieten die worden gebruikt voor EMI-controle moeten zo worden geformuleerd dat ze het grootste deel van de magnetische flux in de vorm van warmte in het materiaal afvoeren. Dit fenomeen kan worden gesimuleerd door een seriecombinatie van een inductor en een weerstand. zoals weergegeven in afbeelding 2
De numerieke waarden van de twee componenten zijn evenredig met de lengte van de magnetische kralen, en de lengte van de magnetische kralen heeft een aanzienlijke invloed op het onderdrukkingseffect. Hoe langer de lengte van de magnetische kralen, hoe beter het onderdrukkingseffect. Omdat de signaalenergie magnetisch is gekoppeld aan de magnetische kralen, nemen de reactantie en weerstand van de inductor toe naarmate de frequentie toeneemt. De efficiëntie van magnetische koppeling hangt af van de magnetische permeabiliteit van het kraalmateriaal ten opzichte van lucht. Gewoonlijk kan het verlies van het ferrietmateriaal waaruit de magnetische kralen bestaan, worden uitgedrukt als een complexe grootheid door de magnetische permeabiliteit ervan ten opzichte van lucht.
Magnetische materialen gebruiken deze verhouding vaak om de verlieshoek te karakteriseren. De componenten die worden gebruikt voor EMI-onderdrukking vereisen een grote verlieshoek, wat betekent dat de meeste interferentie wordt gedissipeerd zonder te worden gereflecteerd. De verscheidenheid aan beschikbare ferrietmaterialen die momenteel beschikbaar zijn, biedt ontwerpers een breed scala aan keuzes voor het gebruik van magnetische kralen in verschillende situaties.
