nijs

In mienskiplike situaasje: In ûntwerpyngenieur foeget in ferritkraal yn in circuit dat EMC-problemen belibbet, allinich om te finen dat de kraal eins net winske lûd slimmer makket. Hoe soe dit wêze moatte? Moatte ferritkralen gjin lûdenerzjy eliminearje sûnder it probleem slimmer te meitsjen?
It antwurd op dizze fraach is frij ienfâldich, mar it kin net wiid begrepen wurde, útsein foar dyjingen dy't it measte fan 'e tiid besteegje oan it oplossen fan EMI-problemen. Simply sette, ferrite kralen binne gjin ferrite kralen, gjin ferrite kralen, ensfh. De measte ferrite kralen fabrikanten leverje in tabel dy't har dielnûmer, impedânsje op guon opjûne frekwinsje (meastentiids 100 MHz), DC-resistinsje (DCR), maksimale nominearre stroom en guon ôfmjittings ynformaasje (sjoch tabel 1) .Alles is hast standert. Wat is net werjûn yn 'e gegevens sheet is it materiaal ynformaasje en de byhearrende frekwinsje prestaasjes skaaimerken.
Ferrite kralen binne in passive apparaat dat kin fuortsmite lûd enerzjy út it circuit yn de foarm fan waarmte. Magnetyske kralen generearje impedânsje yn in breed frekwinsje berik, dêrmei elimineren alle of in part fan de net winske lûd enerzjy yn dit frekwinsje berik. lykas de Vcc-line fan in IC), is it winsklik om in lege DC-resistinsjewearde te hawwen om grutte krêftferlies te foarkommen yn 'e fereaske sinjaal en / of spanning of stroomboarne (I2 x DCR-ferlies). It is lykwols winsklik om te hawwen hege impedânsje yn bepaalde definiearre frekwinsje berik.Dêrom, de impedânsje is relatearre oan it materiaal brûkt (permeabiliteit), de grutte fan 'e ferrite kraal, it oantal windings, en de winding structure.Fansels, yn in opjûne húsfesting grutte en spesifike materiaal brûkt , De mear windingen, hoe heger de impedânsje, mar as de fysike lingte fan 'e ynterne spoel langer is, sil dit ek in hegere DC-resistinsje produsearje. De nominearre stroom fan dizze komponint is omkeard evenredich mei syn DC-resistinsje.
Ien fan 'e basisaspekten fan it brûken fan ferritkralen yn EMI-applikaasjes is dat de komponint yn' e fersetfase moat wêze. Wat betsjut it? Simply set, dit betsjut dat "R" (AC-resistinsje) grutter wêze moat as "XL" (induktyf) By frekwinsjes dêr't XL> R (legere frekwinsje), de komponint is mear as in inductor as in wjerstân. By de frekwinsje fan R> XL, it diel gedraacht as in wjerstân, dat is in fereaske karakteristyk fan ferrite kralen. frekwinsje dêr't "R" wurdt grutter as "XL" hjit de "crossover" frekwinsje. Dit wurdt werjûn yn figuer 1, dêr't de crossover frekwinsje is 30 MHz yn dit foarbyld en wurdt markearre troch in reade pylk.
In oare manier om te sjen nei dit is yn termen fan wat de komponint eins fiert yn syn inductance en ferset phases.As mei oare applikaasjes dêr't de impedance fan de inductor is net oerienkomt, in part fan it ynkommende sinjaal wurdt wjerspegele werom nei de boarne. Dit kin soargje foar wat beskerming foar de gefoelige apparatuer oan 'e oare kant fan' e ferrite kraal, mar it yntrodusearret ek "L" yn it circuit, dat kin feroarsaakje resonânsje en oscillation (ringing). Dêrom, doe't de magnetyske kralen binne noch inductive yn natuer, diel fan it lûd enerzjy wurdt wjerspegele en in part fan it lûd enerzjy sil foarby, ôfhinklik fan de inductance en impedance wearden.
As de ferritkorrel yn syn resistive faze is, gedraacht de komponint him as in wjerstân, sadat it lûdenerzjy blokkearret en dy enerzjy fan it circuit absorbearret, en absorbearret it yn 'e foarm fan waarmte. itselde proses, produksje line en technology, masines, en guon fan deselde komponint materialen, ferrite kralen brûke lossy ferrite materialen, wylst inductors brûke lege ferlies izer Oxygen materiaal. Dit wurdt werjûn yn de kromme yn figuer 2.
De figuer toant [μ''], wat it gedrach fan it lossy ferrite bead materiaal reflektearret.
It feit dat de impedânsje wurdt jûn op 100 MHz is ek diel fan it seleksjeprobleem. Yn in protte gefallen fan EMI is de impedânsje op dizze frekwinsje irrelevant en misliedend. De wearde fan dit "punt" jout net oan oft de impedânsje ferheget, nimt ôf , wurdt flak, en de impedânsje berikt syn pykwearde op dizze frekwinsje, en oft it materiaal noch yn syn inductance faze is of is omfoarme ta syn ferset faze. Yn feite, in protte ferrite bead leveransiers brûke meardere materialen foar deselde ferrite bead, of op syn minst as werjûn yn de gegevens sheet.Sjoch figuer 3.All 5 bochten yn dizze figuer binne foar ferskillende 120 ohm ferrite beads.
Dan, wat de brûker moat krije is de impedance kromme toant de frekwinsje skaaimerken fan de ferrite bead.In foarbyld fan in typyske impedance kromme is te sjen yn figuer 4.
Figure 4 lit in hiel wichtich feit sjen. Dit diel wurdt oanwiisd as in 50 ohm ferrite bead mei in frekwinsje fan 100 MHz, mar syn crossover frekwinsje is oer 500 MHz, en it berikt mear as 300 ohm tusken 1 en 2,5 GHz. Wer, krekt it besjen fan it gegevensblêd lit de brûker dit net witte en kin misliedend wêze.
Lykas werjûn yn de figuer, de eigenskippen fan de materialen fariearje.Der binne in protte farianten fan ferrite brûkt om ferrite kralen.Guon materialen binne hege ferlies, breedbân, hege frekwinsje, lege ynfoegje ferlies ensafuorthinne.Figure 5 lit de algemiene groepearring troch applikaasje frekwinsje en impedânsje.
In oar mienskiplik probleem is dat circuit board ûntwerpers wurde soms beheind ta de seleksje fan ferrite kralen yn harren goedkard komponint database.If it bedriuw hat mar in pear ferrite kralen dy't binne goedkard foar gebrûk yn oare produkten en wurde achte befredigjend, yn in protte gefallen, it is net nedich om oare materialen en dielnûmers te evaluearjen en goed te keuren. Yn it resinte ferline hat dit ferskate kearen laat ta wat fergriemjende effekten fan it hjirboppe beskreaune oarspronklike EMI-lûdprobleem. De earder effektive metoade kin fan tapassing wêze op it folgjende projekt, of it kin net effektyf wêze.Jo kinne de EMI-oplossing fan it foarige projekt net gewoan folgje, benammen as de frekwinsje fan it fereaske sinjaal feroaret of de frekwinsje fan potinsjele útstriele komponinten lykas klokapparatuer feroaret.
As jo ​​sjogge nei de twa impedanskurven yn figuer 6, kinne jo ferlykje it materiaal effekten fan twa ferlykbere oanwiisde dielen.
Foar dizze twa komponinten is de impedânsje by 100 MHz 120 ohms. Foar it diel oan 'e lofterkant, mei it "B" materiaal, is de maksimale impedânsje sawat 150 ohms, en it wurdt realisearre op 400 MHz. Foar it diel oan 'e rjochterkant , mei help fan it "D" materiaal, de maksimale impedânsje is 700 ohm, dat wurdt berikt op likernôch 700 MHz. Mar it grutste ferskil is de crossover frekwinsje. De ultra-hege ferlies "B" materiaal oergongen op 6 MHz (R> XL) , Wylst it tige hege frekwinsje "D" materiaal ynduktyf bliuwt op sawat 400 MHz. Hokker diel is it juste om te brûken? It hinget ôf fan elke yndividuele applikaasje.
Figure 7 toant alle mienskiplike problemen dy't foarkomme as de ferkearde ferritkralen wurde selektearre om EMI te ûnderdrukken.
Yn it resultaat fan it brûken fan in hege-ferlies type materiaal (sintraal plot), de undershoot fan de mjitting nimt ta troch de hegere crossover frekwinsje fan it part.The sinjaal undershoot ferhege fan 474.5 mV nei 749.8 mV.The Super High Loss materiaal hat in lege crossover frekwinsje en goede prestaasjes. It sil it juste materiaal wêze om te brûken yn dizze applikaasje (foto op 'e rjochter).De undershoot mei dit diel wurdt fermindere nei 156,3 mV.
As de direkte stream troch de kralen tanimt, begjint it kearnmateriaal te verzadigjen. Foar induktors wurdt dit saturaasjestroom neamd en wurdt oantsjutten as in persintaazje drip yn 'e induktânsjewearde. effekt fan sêding wurdt wjerspegele yn de ôfnimming fan impedance wearde mei frequency.This drop yn impedance ferleget de effektiviteit fan de ferrite kralen en harren fermogen om te elimineren EMI (AC) noise.Figure 8 lit in set fan typyske DC bias curves foar ferrite kralen.
Yn dizze figuer wurdt de ferrietkraal beoardiele op 100 ohm by 100 MHz. Dit is de typyske mjitten impedânsje as it diel gjin DC-stream hat. It kin lykwols sjoen wurde dat ienris in DC-stream wurdt tapast (bygelyks foar IC VCC input), de effektive impedânsje sakket skerp. Yn 'e boppesteande kromme, foar in 1.0 A-stroom, feroaret de effektive impedânsje fan 100 ohms nei 20 ohms.100 MHz. Miskien net te kritysk, mar eat dat de ûntwerpyngenieur moat omtinken jaan oan. Lykas, troch allinich de elektryske karakteristike gegevens te brûken fan de komponint yn de leveransier syn gegevens sheet, de brûker sil net bewust fan dit DC bias fenomeen.
Lykas heechfrekwinsje RF-induktors hat de wikkelrjochting fan 'e ynderlike spoel yn' e ferritbead in grutte ynfloed op 'e frekwinsje-eigenskippen fan' e bead.Winding rjochting hat net allinich ynfloed op de relaasje tusken impedânsje en frekwinsjenivo, mar feroaret ek de frekwinsje-antwurd. Yn figuer 9, twa 1000 ohm ferrite kralen wurde werjûn mei deselde húsfesting grutte en itselde materiaal, mar mei twa ferskillende winding konfiguraasjes.
De spoelen fan it linker diel wurde wûn op it fertikale fleantúch en steapele yn 'e horizontale rjochting, dy't in hegere impedânsje en hegere frekwinsjerespons produsearret as it diel oan' e rjochterkant wûn yn it horizontale flak en steapele yn 'e fertikale rjochting. Dit is foar in part te tankjen nei de legere kapasityf reactance (XC) ferbûn mei de redusearre parasitêre capacitance tusken de ein terminal en de ynterne coil.A legere XC sil produsearje in hegere sels-resonânsje frekwinsje, en dan tastean de impedance fan de ferrite bead om fierder te fergrutsjen oant it berikt in hegere selsresonânsjefrekwinsje, dy't heger is as de standertstruktuer fan 'e ferrietkraal. De impedânsjewearde.
Om fierder sjen te litten de effekten fan in korrekte en ferkearde ferrite bead seleksje, wy brûkten in ienfâldige test circuit en test board te demonstrearje it grutste part fan de ynhâld besprutsen hjirboppe. "A", "B" en "C", dy't lizze op 'e ôfstân fan it stjoerderútfier (TX) apparaat.
It sinjaal yntegriteit wurdt mjitten oan de útfier kant fan 'e ferrite kralen yn elk fan' e trije posysjes, en wurdt werhelle mei twa ferrite kralen makke fan ferskillende materialen. "A", "B" en "C". Folgjende, in hegere frekwinsje "D" materiaal waard brûkt. De punt-to-punt resultaten mei help fan dizze twa ferrite kralen wurde werjûn yn figuer 12.
De "troch" unfiltered sinjaal wurdt werjûn yn 'e middelste rige, showing wat overshoot en undershoot op de opkommende en fallende rânen, respektivelik. en undershoot sinjaal ferbettering op de opkommende en fallende rânen. Dizze resultaten wurde werjûn yn 'e boppeste rige fan figuer 12. It resultaat fan it brûken fan hege-frekwinsje materialen kin feroarsaakje ringing, dat fersterket elk nivo en fergruttet de perioade fan instability. Dizze test resultaten binne werjûn op de ûnderste rige.
As jo ​​​​sjogge nei de ferbettering fan EMI mei frekwinsje yn it oanrikkemandearre boppeste diel (figuer 12) yn 'e horizontale scan werjûn yn figuer 13, kin sjoen wurde dat foar alle frekwinsjes dit diel EMI-spikes signifikant fermindert en it totale lûdnivo op 30 fermindert oant likernôch Yn de 350 MHz berik, it akseptabel nivo is fier ûnder de EMI limyt markearre troch de reade line. Dit is de algemiene regeljouwing standert foar klasse B apparatuer (FCC Part 15 yn de Feriene Steaten). It "S" materiaal brûkt yn ferrite kralen wurdt spesifyk brûkt foar dizze legere frekwinsjes. It kin sjoen wurde dat ienris de frekwinsje grutter is as 350 MHz, de "S" materiaal hat in beheinde ynfloed op it orizjinele, ongefilterde EMI-lûdnivo, mar it ferminderet in grutte spike op 750 MHz mei sawat 6 dB. beskôgje it gebrûk fan ferritmaterialen mei hegere frekwinsje wêrfan de maksimale impedânsje heger is yn it spektrum.
Fansels kin alle rinkeljen (lykas werjûn yn 'e ûnderste kromme fan figuer 12) meast foarkommen wurde troch eigentlike prestaasjestesten en / of simulaasjesoftware, mar it wurdt hope dat dit artikel lêzers in protte mienskiplike flaters kin omgean en de needsaak om te ferminderjen selektearje de juste ferrite bead Tiid, en soargje foar in mear "oplieding" begjinpunt doe't ferrite beads binne nedich foar in help oplosse EMI problemen.
Uteinlik is it it bêste om in searje of searje ferrietkralen goed te keuren, net allinich ien dielnûmer, foar mear karren en ûntwerpfleksibiliteit. It moat opmurken wurde dat ferskate leveransiers ferskate materialen brûke, en de frekwinsjeprestaasjes fan elke leveransier moatte wurde hifke. , Benammen as meardere oankeapen wurde makke foar itselde projekt.It is in bytsje maklik om dit de earste kear te dwaan, mar as de dielen ienris yn 'e komponintdatabank ûnder in kontrôlenûmer ynfierd binne, kinne se dan oeral brûkt wurde. It wichtige ding is dat de frekwinsjefoarstelling fan dielen fan ferskate leveransiers tige ferlykber is om de mooglikheid fan oare tapassingen yn 'e takomst te eliminearjen. Dit sil ek soargje dat de juste ferritkralen wurde brûkt om jo EMI-probleem op te lossen.
Chris Burket hat wurke by TDK sûnt 1995 en is no in senior applikaasje yngenieur, stypjen fan in grut oantal passive komponinten.Hy hat west belutsen by produkt design, technyske ferkeap en marketing.Mr. Burket hat skreaun en publisearre technyske papers yn in protte foarums.Mr. Burket hat trije Amerikaanske patinten krigen op optyske / meganyske skeakels en kondensators.
In Compliance is de wichtichste boarne fan nijs, ynformaasje, ûnderwiis en ynspiraasje foar professionals yn elektryske en elektroanyske technyk.
Aerospace Automotive Communications Consumer Electronics Underwiis Enerzjy en Power Yndustry Ynformaasje technology Medysk Militêr en Nasjonale Definsje