Toepassing van magnetische kralen in EMC-ontwerp van schakelende voeding
1 Ferriet EMI-onderdrukkingselement
Ferriet is een ferro-magnetisch materiaal met een kubieke roosterstructuur. Het productieproces en de mechanische eigenschappen zijn vergelijkbaar met keramiek, de kleur is grijszwart. EMI-filters worden vaak gebruikt in een klasse van magnetische kernen van ferrietmateriaal; veel fabrikanten leveren ferrietmateriaal speciaal voor EMI-onderdrukking. Dit materiaal wordt gekenmerkt door een zeer groot hoogfrequent verlies. Voor ferriet voor EMI-onderdrukking zijn de belangrijkste prestatieparameters permeabiliteit μ en verzadigingsfluxdichtheid Bs. De permeabiliteit μ kan worden uitgedrukt als een complex getal, waarbij het reële deel de inductantie vormt en het imaginaire deel het verlies vertegenwoordigt, dat toeneemt met de frequentie. Het equivalente circuit is dus een serieschakeling bestaande uit een inductor L en een weerstand R. Zowel L als R zijn frequentiefuncties. Wanneer een draad door deze ferrietkern wordt gevoerd, neemt de resulterende inductieve impedantie formeel toe naarmate de frequentie toeneemt
De inductieve impedantie wordt formeel verhoogd met toenemende frequentie, maar het mechanisme is heel anders bij verschillende frequenties.
In de laagfrequente band is de impedantie door de inductantie van de inductantie, laagfrequente R zeer klein, de magnetische permeabiliteit van de kern is hoog, dus de inductantie is groot, L speelt een belangrijke rol in de elektromagnetische interferentie die wordt gereflecteerd en onderdrukt; en deze keer is het verlies van de kern klein, het hele apparaat heeft een laag verlies, hoge Q-karakteristieken van de inductantie, die gevoelig is voor resonantie, dus in de laagfrequente band kunnen er momenten zijn waarop het gebruik van ferrietkralen na de interferentieverbetering van het fenomeen.
In de hoogfrequente band bestaat de impedantie uit resistieve componenten. Naarmate de frequentie stijgt, neemt de magnetische permeabiliteit van de kern af, wat resulteert in een afname van de inductie van de inductor, de inductieve component neemt af. Deze keer neemt echter het verlies af. van de kern toeneemt, neemt de weerstandscomponent toe, wat resulteert in een toename van de totale impedantie wanneer de hoogfrequente signalen door het ferriet worden geabsorbeerd en omgezet in de vorm van thermische energiedissipatie.
Ferrietonderdrukkingscomponenten worden veel gebruikt in printplaten, hoogspanningslijnen en datalijnen. Als een ferrietonderdrukkingselement wordt toegevoegd aan het inlaatuiteinde van de voedingslijn van een printplaat, kan hoogfrequente interferentie worden uitgefilterd. Ferriet magnetische ring of kraal bedoeld om signaallijnen, hoogspanningslijnen op de hoogfrequente interferentie en piekinterferentie te remmen, het heeft ook het vermogen om elektrostatische ontladingspulsinterferentie te absorberen.
2 Het principe en de kenmerken van de magnetische kraal, wanneer de stroom door het centrale gat in de draad vloeit, zal dit de interne circulatiestroom van magnetische kanalen zijn. Wanneer een ferriet wordt geformuleerd voor EMI-controle, zou het mogelijk moeten zijn om het grootste deel van de magnetische flux als warmte in het materiaal af te voeren. Dit fenomeen kan worden gemodelleerd door een seriecombinatie van een inductor en een weerstand. Zoals weergegeven in Figuur 2
De numerieke grootte van de twee componenten is recht evenredig met de lengte van de kraal, en de lengte van de kraal heeft een significant effect op de onderdrukking, waarbij de langere kraallengte voor een betere onderdrukking zorgt. Omdat de signaalenergie magnetisch aan de kralen wordt gekoppeld, nemen de reactantie en weerstand van de inductor toe met de frequentie. De efficiëntie van magnetische koppeling hangt af van de magnetische permeabiliteit van het kraalmateriaal ten opzichte van lucht. Het verlies van het ferrietmateriaal waaruit normaal gesproken de kraal bestaat, kan worden uitgedrukt als een complexe grootheid door de permeabiliteit ervan voor lucht.
Magnetische materialen worden vaak gekenmerkt door deze verhouding tot de verlieshoek. Voor EMI-onderdrukkingscomponenten is een grote verlieshoek vereist, wat betekent dat de meeste interferentie wordt gedissipeerd.
Dit betekent dat het grootste deel van de interferentie wordt gedissipeerd en niet wordt gereflecteerd. De grote verscheidenheid aan ferrietmaterialen die tegenwoordig beschikbaar zijn, geeft de ontwerper een ruime keuze aan kralen die in verschillende toepassingen kunnen worden gebruikt.
