Neiegkeeten

Eng gemeinsam Situatioun: En Designingenieur setzt eng Ferritpärel an e Circuit deen EMC-Problemer erliewt, just fir ze fannen datt d'Kierper tatsächlech ongewollte Kaméidi méi schlëmm mécht.Wéi kéint dat sinn? Sollten d'Ferritpärelen d'Geräischerenergie eliminéieren ouni de Problem méi schlëmm ze maachen?
D'Äntwert op dës Fro ass zimmlech einfach, awer et ass vläicht net wäit verstanen ausser fir déi, déi meescht vun der Zäit verbréngen fir EMI-Problemer ze léisen. Einfach gesot, Ferritpärelen sinn net Ferritpärelen, net Ferritpärelen, etc. Déi meescht Ferritpärelen Hiersteller bidden eng Tabell déi hir Deelnummer, Impedanz bei enger bestëmmter Frequenz (normalerweis 100 MHz), DC-Resistenz (DCR), maximal bewäerte Stroum an e puer Dimensiounen, Informatioun (kuckt Table 1).Alles ass bal Standard.Wat ass net an den Daten gewisen. Blat ass d'Materialinformatioun an déi entspriechend Frequenzleistungseigenschaften.
Ferritpärelen sinn e passivt Apparat dat Kaméidi Energie aus dem Circuit an der Form vun Hëtzt ewechhuelen kann. Magnéitesch Perlen generéieren Impedanz an engem breet Frequenzbereich, doduerch eliminéiert all oder en Deel vun der ongewollter Kaméidi Energie an dësem Frequenzbereich. Fir DC Volt Uwendungen ( wéi d'Vcc Linn vun engem IC), ass et wënschenswäert engem nidderegen DC Resistenz Wäert ze hunn grouss Muecht Verloschter am néideg Signal an / oder Spannung oder aktuell Quell (I2 x DCR Verloscht) ze vermeiden. Allerdéngs ass et wënschenswäert ze hunn héich Impedanz a bestëmmte definéiert Frequenzberäicher.Dofir ass d'Impedanz mat dem benotzte Material (Permeabilitéit), der Gréisst vun der Ferritperle, der Unzuel vun de Wicklungen, an der Wicklungsstruktur Zesummenhang. , Wat méi Wicklungen, wat méi héich ass d'Impedanz, awer well d'physesch Längt vun der interner Spule méi laang ass, wäert dëst och eng méi héich DC-Resistenz produzéieren.De nominelle Stroum vun dëser Komponent ass ëmgedréint proportional zu senger DC-Resistenz.
Ee vun de grondleeënd Aspekter vun der Benotzung vun Ferritpärelen an EMI Uwendungen ass datt de Komponent an der Resistenzphase muss sinn. Wat heescht et? Einfach gesot, dat heescht datt "R" (AC-Resistenz) muss méi grouss sinn wéi "XL" (induktiv) Reaktanz).Op Frequenzen wou XL> R (niddereg Frequenz) ass de Komponent méi wéi en Induktor wéi e Widderstand.An der Frequenz vu R> XL verhält sech den Deel als Widderstand, wat eng erfuerderlech Charakteristik vu Ferritpärelen ass. Frequenz bei där "R" méi grouss gëtt wéi "XL" gëtt d"Crossover Frequenz genannt. Dëst gëtt an der Figur 1 gewisen, wou d"Crossover Frequenz an dësem Beispill 30 MHz ass a mat engem roude Pfeil markéiert ass.
Eng aner Manéier fir dëst ze kucken ass wat de Komponent tatsächlech während senger Induktiouns- a Resistenzphasen ausféiert. Wéi mat anere Applikatiounen wou d'Impedanz vum Induktor net entsprécht, gëtt en Deel vum erakommende Signal zréck an d'Quell reflektéiert. e bësse Schutz fir déi sensibel Ausrüstung op der anerer Säit vun der Ferritperl, awer et féiert och "L" an de Circuit, wat Resonanz a Schwéngung (Réng) verursaache kann. Dofir, wann d'Magnéitpärelen nach ëmmer induktiv an der Natur sinn, deelweis vun der Kaméidi Energie gëtt reflektéiert an en Deel vun der Kaméidi Energie wäert passéieren, jee no der Induktioun an Impedanz Wäerter.
Wann d'Ferritkugel a senger resistiver Phase ass, behält sech de Komponent wéi e Widderstand, sou datt et Geräischerenergie blockéiert an dës Energie vum Circuit absorbéiert, an absorbéiert se a Form vun Hëtzt. de selwechte Prozess, Produktioun Linn an Technologie, Maschinnen, an e puer vun der selwechter Komponente Material, Ferritpärelen benotzen lossy ferrite Materialien, iwwerdeems inductors benotzen niddereg Verloscht Eisen Sauerstoff Material. Dëst ass an der Kurve an der Figur 2 gewisen.
D'Figur weist [μ''], wat d'Behuele vum lossy Ferritperlematerial reflektéiert.
D'Tatsaach datt d'Impedanz op 100 MHz gëtt ass och Deel vum Selektiounsproblem.A ville Fäll vun EMI ass d'Impedanz op dëser Frequenz irrelevant a irféierend.De Wäert vun dësem "Punkt" weist net ob d'Impedanz eropgeet, erofgeet. , gëtt flaach, an d'Impedanz erreecht seng Spëtzewäert bei dëser Frequenz, an ob d'Material nach an hirer Induktiounsphase ass oder an seng Resistenzphase transforméiert ass.Tatsächlech benotze vill Ferritpärel Fournisseuren verschidde Materialien fir déiselwecht Ferritperl, oder op d'mannst wéi am Informatiounsblat gewisen.See Figure 3.All 5 Kéiren an dëser Figur si fir verschidde 120 Ohm Ferritpärelen.
Dann, wat de Benotzer muss kréien ass d'Impedanzkurve déi d'Frequenzkarakteristike vun der Ferritperle weist. E Beispill vun enger typescher Impedanzkurve gëtt an der Figur 4 gewisen.
Figur 4 weist e ganz wichtege Fakt. Dësen Deel gëtt als 50 Ohm Ferritperle mat enger Frequenz vun 100 MHz bezeechent, awer seng Crossover Frequenz ass ongeféier 500 MHz, an et erreecht méi wéi 300 Ohm tëscht 1 an 2,5 GHz. d'Dateblat kuckt, léisst de Benotzer dëst net wëssen a kann täuschen.
Wéi an der Figur gewisen, sinn d'Eegeschafte vun de Materialien variéieren.Et gi vill Varianten vu Ferrit benotzt fir Ferritpärelen ze maachen.E puer Materialien sinn héich Verloscht, Breetband, héich Frequenz, niddereg Insertiounsverloscht a sou weider.Figur 5 weist d'allgemeng Gruppéierung duerch Applikatioun Frequenz an Impedanz.
Anere gemeinsame Problem ass, datt Circuit Verwaltungsrot Designer heiansdo op d'Auswiel vun ferrite Perlen an hir genehmegt Komponent Datebank limitéiert sinn. et ass net néideg aner Materialien an Deel Zuelen ze evaluéieren an approuvéieren.An der rezenter Vergaangenheet, dëst huet ëmmer erëm zu e puer verschlechtert Effekter vun der original EMI Kaméidi Problem uewen beschriwwen gefouert.Déi virdrun efficace Method kann op den nächste Projet applicabel ginn, oder et vläicht net efficace.Dir kënnt net einfach der EMI Léisung vun der viregter Projet verfollegen, virun allem wann d'Frequenz vun der néideg Signal Ännerungen oder d'Frequenz vun Potential Stralung Komponente wéi Auer Equipement Ännerungen.
Wann Dir déi zwee Impedanzkurven an der Figur 6 kuckt, kënnt Dir d'Materialeffekter vun zwee ähnlech designéierte Deeler vergläichen.
Fir dës zwee Komponenten ass d'Impedanz bei 100 MHz 120 Ohm. Fir den Deel op der lénker Säit, mat dem "B" Material, ass déi maximal Impedanz ongeféier 150 Ohm, an et gëtt op 400 MHz realiséiert. Fir den Deel riets , Mat Hëllef vum "D" Material ass déi maximal Impedanz 700 Ohm, wat bei ongeféier 700 MHz erreecht gëtt. Awer de gréissten Ënnerscheed ass d'Crossover Frequenz. D'ultra-héich Verloscht "B" Material Transitioune bei 6 MHz (R> XL) , während déi ganz héich Frequenz "D" Material op ronn 400 MHz inductive bleift.Wéi engem Deel ass déi richteg ze benotzen? Et hänkt op all eenzelne Applikatioun.
Figur 7 weist all gemeinsam Problemer, déi geschéien, wann déi falsch Ferritpärelen ausgewielt ginn EMI z'ënnerdrécken. D'ongefiltert Signal weist 474,5 mV undershoot op engem 3.5V, 1 uS Pulsatiounsperiod.
Am Resultat vun engem héich-Verloscht Typ Material benotzt (Mëtt Plot), der undershoot vun der Miessung Erhéijunge wéinst der héijer Crossover Frequenz vun der Deel.D'Signal undershoot vun 474,5 mV op 749,8 mV eropgaang.D'Super High Loss Material huet eng niddereg Crossover Frequenz a gutt Leeschtung. Et wäert d'Recht Material ginn an dëser Applikatioun ze benotzen (Bild op der rietser).Den undershoot benotzt dësem Deel ass reduzéiert op 156,3 mV.
Wéi den Gläichstroum duerch d'Kärelen eropgeet, fänkt d'Kärmaterial ze saturéieren.Fir Induktoren gëtt dat Sättungsstroum genannt a gëtt als Prozentsaz vun der Induktanzwäert uginn.Fir Ferritpärelen, wann den Deel an der Resistenzphase ass, Effekt vun der Sättigung spigelt sech an der Ofsenkung vum Impedanzwäert mat der Frequenz.Dëse Réckgang vun der Impedanz reduzéiert d'Effizienz vun de Ferritpärelen an hir Fäegkeet fir EMI (AC) Kaméidi ze eliminéieren.
An dëser Figur ass d'Ferritkugel bei 100 Ohm bei 100 MHz bewäert. Dëst ass déi typesch gemooss Impedanz wann den Deel keen DC Stroum huet. Input), fällt déi effektiv Impedanz staark. An der uewe genannter Curve, fir en 1.0 A Stroum, ännert d'effektiv Impedanz vun 100 Ohm op 20 Ohm.100 MHz. Vläicht net ze kritesch, awer eppes wat den Designingenieur oppassen muss. Ähnlech, andeems nëmmen déi elektresch charakteristesch Donnéeën benotzt. vun der Komponent am Dateblatt vum Fournisseur, wäert de Benotzer net vun dësem DC Bias-Phänomen bewosst sinn.
Wéi héichfrequenz RF-Induktoren, huet d'Wicklungsrichtung vun der banneschten Spule an der Ferritperle e groussen Afloss op d'Frequenzkarakteristike vun der Perle. An der Figur 9 sinn zwee 1000 Ohm Ferritpärelen mat der selwechter Wunnengsgréisst an dem selwechte Material gewisen, awer mat zwou verschiddene Wicklungskonfiguratiounen.
D'Spiraler vum lénksen Deel sinn op de vertikale Plang gewéckelt an an der horizontaler Richtung gestapelt, wat méi héich Impedanz a méi héich Frequenzreaktioun produzéiert wéi deen Deel op der rietser Säit, déi am horizontale Plang gewéckelt an an der vertikaler Richtung gestapelt ass. Dëst ass deelweis wéinst op déi ënnescht kapazitiv Reaktanz (XC) verbonne mat der reduzéierter parasitärer Kapazitéit tëscht dem Endterminal an der interner Spule.Eng nidderegen XC wäert eng méi héich Selbstresonanzfrequenz produzéieren, an dann erlaabt d'Impedanz vun der Ferritperle weider ze erhéijen bis et erreecht eng méi héich Selbstresonanzfrequenz, déi méi héich ass wéi d'Standardstruktur vun der Ferritkugel Den Impedanzwäert.D'Kéiren vun den uewe genannten zwee 1000 Ohm Ferritpärelen sinn an der Figur 10 gewisen.
Fir weider d'Effekter vun der korrekter a falscher Ferritperlenauswiel ze weisen, hu mir en einfachen Testkrees an Testplat benotzt fir de gréissten Deel vum Inhalt ze weisen, deen uewen diskutéiert gouf. "A", "B" an "C", déi op der Distanz vum Senderausgang (TX) Apparat sinn.
D'Signalintegritéit gëtt op der Ausgangssäit vun de Ferritpärelen an all eenzel vun den dräi Positiounen gemooss, a gëtt mat zwee Ferritpärelen aus verschiddene Materialien widderholl. Dat éischt Material, e Low-Frequenz lossy "S" Material, gouf op Punkte getest. "A", "B" an "C". Als nächst gouf e méi héije Frequenz "D" Material benotzt. D'Punkt-zu-Punkt Resultater mat dësen zwou Ferritpärelen ginn an der Figur 12 gewisen.
D'"Duerch" ongefiltert genéissen an der Mëtt Zeil ugewisen, weist e puer iwwerschësseg an undershoot op de Rising a falen Bord bzw. an Ënnershooting Signal Verbesserung op de Rising a falende Kanten.Dës Resultater sinn an der ieweschter Zeil vun Figur 12.D'Resultat vun benotzt héich-Frequenz Material kann Réng verursaache, déi all Niveau verstäerkt an d'Period vun Onstabilitéit vergréissert.Dës Test Resultater sinn op der ënneschter Zeil gewisen.
Wann Dir d'Verbesserung vun der EMI mat Frequenz am recommandéierten ieweschten Deel (Figur 12) am horizontalen Scan kuckt, deen an der Figur 13 gewise gëtt, kann et gesi ginn datt fir all Frequenzen dësen Deel EMI Spikes wesentlech reduzéiert an de Gesamtrauschenniveau bei 30 reduzéiert. bis ongeféier Am 350 MHz Beräich ass den akzeptablen Niveau wäit ënner der EMI Limit markéiert vun der rouder Linn. Dëst ass den allgemenge reglementaresche Standard fir Klass B Ausrüstung (FCC Part 15 an den USA). D'"S" Material benotzt a Ferritperlen gëtt speziell fir dës niddereg Frequenzen benotzt. Et kann gesi ginn datt eemol d'Frequenz 350 MHz iwwerschreift "S" Material huet e limitéierten Impakt op den ursprénglechen, ongefilterten EMI Kaméidi Niveau, awer et reduzéiert e grousse Spike bei 750 MHz ëm ongeféier 6 dB. Wann den Haaptdeel vum EMI Kaméidi Problem méi héich ass wéi 350 MHz, musst Dir betruecht d'Benotzung vu méi héijer Frequenz Ferritmaterialien deenen hir maximal Impedanz méi héich am Spektrum ass.
Natierlech kann all Réng (wéi an der ënneschter Curve vun der Figur 12 gewisen) normalerweis vermeit ginn duerch tatsächlech Leeschtungstestung an / oder Simulatiounssoftware, awer et gëtt gehofft datt dësen Artikel de Lieser erlaabt vill gemeinsame Feeler z'iwwergoen an d'Noutwendegkeet ze reduzéieren wielt déi richteg Ferritpärelen Zäit, a bitt e méi "gebilt" Startpunkt wann Ferritpärelen gebraucht ginn fir EMI Probleemer ze léisen.
Schlussendlech ass et am beschten fir eng Serie oder Serie vu Ferritperlen ze stëmmen, net nëmmen eng eenzeg Deelnummer, fir méi Choixen an Design Flexibilitéit. , besonnesch wann méi Akeef fir dee selwechte Projet gemaach ginn.Et ass e bëssen einfach dëst déi éischte Kéier ze maachen, awer wann d'Deeler ënner enger Kontrollnummer an d'Komponente-Datebank aginn sinn, kënnen se dann iwwerall benotzt ginn. Déi wichteg Saach ass datt d'Frequenzleistung vun Deeler vu verschiddene Fournisseuren ganz ähnlech ass fir d'Méiglechkeet vun anere Applikatiounen an der Zukunft ze eliminéieren. Dëst wäert och garantéieren datt déi richteg Ferritperlen benotzt gi fir Ären EMI Problem ze léisen.
De Chris Burket schafft zënter 1995 bei TDK an ass elo e Senior Application Engineer, ënnerstëtzt eng grouss Zuel vu passive Komponenten. Burket huet geschriwwen a publizéiert technesch Pabeieren a ville Foren.Mr. Burket huet dräi US Patenter op optesch / mechanesch Schalter a Kondensatoren kritt.
In Compliance ass d'Haaptquell vun Neiegkeeten, Informatioun, Ausbildung an Inspiratioun fir elektresch an elektronesch Ingenieursfachleit.
Aerospace Automotive Kommunikatioun Konsumentelektronik Ausbildung Energie a Kraaftindustrie Informatiounstechnologie Medizinesch Militär an National Verdeedegung