жаңалықтар

Жалпы жағдай: инженер-конструктор EMC ақаулары бар тізбекке феррит моншақтарын кірістіреді, тек моншақ шын мәнінде қажетсіз шуды нашарлататынын анықтайды. Бұл қалай болуы мүмкін? Феррит моншақтар мәселені нашарлатпай, шу энергиясын жоюы керек емес пе?
Бұл сұрақтың жауабы өте қарапайым, бірақ ол көп уақытын EMI мәселелерін шешуге жұмсайтындарды қоспағанда, кеңінен түсінбеуі мүмкін. Қарапайым сөзбен айтқанда, феррит моншақтар феррит моншақтар емес, феррит моншақтар емес, т.б.. Феррит моншақтар өндірушілерінің көпшілігі олардың бөліктерінің нөмірі, берілген жиіліктегі кедергісі (әдетте 100 МГц), тұрақты ток кедергісі (DCR), максималды номиналды ток және кейбір өлшемдер тізімі берілген кесте. парақ материалды ақпарат және сәйкес жиілік өнімділігі сипаттамалары болып табылады.
Феррит моншақтар жылу түрінде тізбектен шу энергиясын алып тастай алатын пассивті құрылғы болып табылады. Магниттік моншақтар кең жиілік диапазонында кедергі жасайды, осылайша осы жиілік диапазонындағы қажетсіз шу энергиясын толығымен немесе бір бөлігін жояды. Тұрақты ток кернеуін қолдану үшін ( IC-нің Vcc сызығы сияқты) қажетті сигналда және/немесе кернеуде немесе ток көзінде (I2 x DCR жоғалуы) үлкен қуат жоғалуларын болдырмау үшін тұрақты ток кедергісінің төмен мәніне ие болғаны жөн. белгілі бір анықталған жиілік диапазонындағы жоғары кедергі.Сондықтан, кедергі қолданылатын материалға (өткізгіштікке), феррит моншақ өлшеміне, орамалардың санына және орама құрылымына байланысты. Әлбетте, берілген корпус өлшемі мен қолданылатын нақты материалда , орамдар неғұрлым көп болса, кедергі соғұрлым жоғары болады, бірақ ішкі катушканың физикалық ұзындығы ұзағырақ болғандықтан, бұл сонымен қатар жоғары тұрақты тұрақты кедергіні тудырады. Бұл компоненттің номиналды тогы оның тұрақты ток кедергісіне кері пропорционал.
EMI қолданбаларында феррит моншақтарын пайдаланудың негізгі аспектілерінің бірі - компонент қарсылық фазасында болуы керек. Бұл нені білдіреді? Қарапайым тілмен айтқанда, бұл «R» (айнымалы ток кедергісі) «XL» (индуктивті) мәнінен үлкен болуы керек дегенді білдіреді. реактивтілік).XL> R (төмен жиілік) болатын жиіліктерде компонент резисторға қарағанда индукторға көбірек ұқсайды. R> XL жиілігінде бөлік феррит моншақтарының талап етілетін сипаттамасы болып табылатын резистор ретінде әрекет етеді. «R» «XL» мәнінен үлкен болатын жиілік «кроссовер» жиілігі деп аталады. Бұл 1-суретте көрсетілген, мұнда кроссовер жиілігі осы мысалда 30 МГц және қызыл көрсеткімен белгіленген.
Мұны қараудың тағы бір жолы - индуктивтілік және қарсылық фазалары кезінде компоненттің іс жүзінде не істейтіні. Индуктордың кедергісі сәйкес келмейтін басқа қолданбалардағы сияқты, кіріс сигналының бір бөлігі көзге қайта көрсетіледі. Бұл мүмкін феррит моншақтарының екінші жағындағы сезімтал жабдықты біршама қорғауды қамтамасыз етеді, бірақ ол сонымен қатар резонанс пен тербеліс (қоңырау) тудыруы мүмкін «L» тізбегіне енгізеді. Сондықтан магниттік моншақтар әлі де табиғатта индуктивті болған кезде, бөлік шу энергиясының шағылысып, индуктивтілік пен кедергі мәндеріне байланысты шу энергиясының бір бөлігі өтеді.
Феррит моншақ өзінің резистивті фазасында болғанда, құрамдас резистор сияқты әрекет етеді, сондықтан ол шу энергиясын блоктайды және бұл энергияны контурдан сіңіреді және оны жылу түрінде сіңіреді. Кейбір индукторлар сияқты салынғанымен, бірдей процесс, өндіріс желісі мен технологиясы, машиналар және кейбір құрамдас материалдар, феррит моншақтар шығынды ферритті материалдарды пайдаланады, ал индукторлар аз шығынды темір оттегі материалын пайдаланады. Бұл 2-суреттегі қисық сызықта көрсетілген.
Суретте [μ''] көрсетілген, ол жоғалған феррит моншақ материалының әрекетін көрсетеді.
Кедергінің 100 МГц жиілігінде берілуі де таңдау мәселесінің бір бөлігі болып табылады. Көптеген EMI жағдайларында бұл жиіліктегі кедергі маңызды емес және жаңылыстырады. Бұл «нүктенің» мәні кедергінің жоғарылауын немесе азаюын көрсетпейді. , тегіс болады және кедергі осы жиілікте өзінің ең жоғары мәніне жетеді және материал әлі де өзінің индуктивті фазасында немесе оның қарсылық фазасына ауысты ма. Шындығында, көптеген феррит моншақ жеткізушілері бір феррит моншақ үшін бірнеше материалдарды пайдаланады немесе кем дегенде деректер парағында көрсетілгендей. 3-суретті қараңыз. Бұл суреттегі барлық 5 қисық әртүрлі 120 Ом феррит моншақтарына арналған.
Содан кейін, пайдаланушы феррит жиектің жиілік сипаттамаларын көрсететін кедергі қисығын алуы керек. Типтік кедергі қисығының мысалы 4-суретте көрсетілген.
4-сурет өте маңызды фактіні көрсетеді. Бұл бөлік 100 МГц жиілігі бар 50 Ом феррит моншақ ретінде белгіленген, бірақ оның кроссовер жиілігі шамамен 500 МГц және ол 1 және 2,5 ГГц арасында 300 Ом-нан асады. Тағы да, жай ғана деректер парағын қарау пайдаланушыға бұл туралы білуге ​​мүмкіндік бермейді және жаңылыстыруы мүмкін.
Суретте көрсетілгендей, материалдардың қасиеттері әр түрлі. Феррит моншақтарын жасау үшін қолданылатын ферриттің көптеген нұсқалары бар. Кейбір материалдар жоғары жоғалту, кең жолақты, жоғары жиілік, кірістіру жоғалуы және т.б. болып табылады. 5-суретте жалпы топтастыру көрсетілген. қолдану жиілігі мен кедергі.
Тағы бір жиі кездесетін мәселе, плата дизайнерлері кейде бекітілген құрамдас дерекқорында феррит моншақтарын таңдаумен шектеледі. Егер компанияда басқа өнімдерде қолдануға рұқсат етілген және қанағаттанарлық деп саналатын бірнеше феррит моншақтары болса, көп жағдайда, басқа материалдар мен бөлшектердің нөмірлерін бағалау және бекіту қажет емес. Соңғы уақытта бұл жоғарыда сипатталған бастапқы EMI шу мәселесінің кейбір ауырлататын әсерлеріне бірнеше рет әкелді. Бұрын тиімді әдіс келесі жобаға қолданылуы мүмкін немесе ол тиімді болмауы мүмкін. Алдыңғы жобаның EMI шешімін орындай алмайсыз, әсіресе қажетті сигналдың жиілігі өзгергенде немесе сағат жабдығы сияқты әлеуетті сәуле шығаратын құрамдастардың жиілігі өзгергенде.
6-суреттегі екі кедергі қисығын қарасаңыз, екі бірдей тағайындалған бөліктің материалдық әсерлерін салыстыруға болады.
Осы екі құрамдас үшін 100 МГц жиіліктегі кедергі 120 Ом. Сол жақтағы бөлік үшін «В» материалын пайдаланып, максималды кедергі шамамен 150 Ом құрайды және ол 400 МГц жиілікте жүзеге асырылады. Оң жақтағы бөлік үшін , «D» материалын пайдаланып, максималды кедергі 700 Ом, ол шамамен 700 МГц жиілігінде қол жеткізіледі. Бірақ ең үлкен айырмашылық - кроссовер жиілігі. Өте жоғары жоғалту «B» материалы 6 МГц (R> XL) жиілігінде ауысады. , ал өте жоғары жиілікті «D» материалы шамамен 400 МГц жиілікте индуктивті болып қалады. Қай бөлікті пайдалану дұрыс? Бұл әрбір жеке қолданбаға байланысты.
7-суретте EMI ​​басу үшін қате феррит моншақтары таңдалғанда орын алатын барлық жалпы мәселелер көрсетілген. Сүзгіленбеген сигнал 3,5 В, 1 АҚШ импульсінде 474,5 мВ төмен түсіруді көрсетеді.
Шығыны жоғары материалды (орталық сызба) пайдалану нәтижесінде өлшемнің төмен түсуі бөліктің жоғары кроссовер жиілігіне байланысты артады. Сигналдың төмен түсуі 474,5 мВ-тан 749,8 мВ-қа дейін өсті. Super High Loss материалында төмен кроссовер жиілігі және жақсы өнімділік.Бұл осы қолданбада пайдалану үшін дұрыс материал болады (оң жақтағы сурет). Бұл бөлікті пайдаланатын астыңғы қабат 156,3 мВ дейін азаяды.
Бисер арқылы өтетін тұрақты ток ұлғайған сайын, негізгі материал қаныға бастайды. Индукторлар үшін бұл қанығу тогы деп аталады және индуктивтілік мәнінің пайыздық төмендеуі ретінде көрсетіледі. Феррит моншақтары үшін бөлік кедергі фазасында болғанда, қанығу әсері жиілікпен кедергі мәнінің төмендеуінен көрінеді. Кедергінің бұл төмендеуі феррит моншақтарының тиімділігін және олардың EMI (AC) шуын жою қабілетін төмендетеді. 8-суретте феррит моншақтары үшін әдеттегі тұрақты ығысу қисықтарының жиынтығы көрсетілген.
Бұл суретте феррит жиегі 100 МГц жиілікте 100 Ом деп есептелген. Бұл бөлікте тұрақты ток болмаған кездегі әдеттегі өлшенетін кедергі. Дегенмен, тұрақты ток қолданылғаннан кейін (мысалы, IC VCC үшін) көруге болады. кіріс), тиімді кедергі күрт төмендейді.Жоғарыда келтірілген қисық сызықта 1,0 А ток үшін тиімді кедергі 100 Ом-нан 20 Ом-ға дейін өзгереді. 100 МГц. Мүмкін тым маңызды емес, бірақ инженер-конструктор назар аударуы керек нәрсе. Сол сияқты тек электрлік сипаттама деректерін пайдалану арқылы Жеткізушінің деректер парағындағы құрамдас бөлікті пайдалансаңыз, пайдаланушы тұрақты токтың ауытқуы құбылысын білмейді.
Жоғары жиілікті РЖ индукторлары сияқты, феррит моншақтағы ішкі катушканың орамасының бағыты моншақтың жиілік сипаттамаларына үлкен әсер етеді. Орамның бағыты тек кедергі мен жиілік деңгейі арасындағы қатынасқа әсер етіп қана қоймайды, сонымен қатар жиілік реакциясын өзгертеді. 9-суретте екі 1000 Ом феррит моншақтары бірдей корпус өлшемімен және бірдей материалмен, бірақ екі түрлі орама конфигурациясымен көрсетілген.
Сол жақ бөліктің катушкалары тік жазықтықта оралған және көлденең бағытта қабатталған, бұл көлденең жазықтықта оралған оң жағындағы бөлікке қарағанда жоғары кедергі мен жоғары жиілікті жауап береді. Бұл ішінара байланысты. соңғы терминал мен ішкі катушка арасындағы төмендетілген паразиттік сыйымдылыққа байланысты төменгі сыйымдылық реактивтілігіне (XC). Төменгі XC жоғары өзіндік резонансты жиілікті тудырады, содан кейін феррит түйіршіктерінің кедергісі оған дейін арта беруге мүмкіндік береді. феррит моншақтарының стандартты құрылымынан жоғары өзіндік резонанстық жиілікке жетеді Кедергі мәні. Жоғарыда көрсетілген екі 1000 Ом феррит моншақтарының қисық сызықтары 10-суретте көрсетілген.
Феррит моншақтарын дұрыс және қате таңдау әсерлерін әрі қарай көрсету үшін біз жоғарыда талқыланған мазмұнның көп бөлігін көрсету үшін қарапайым сынақ тізбегі мен сынақ тақтасын қолдандық. 11-суретте сынақ тақтасы үш феррит моншақтарының позицияларын және белгіленген сынақ нүктелерін көрсетеді. «A», «B» және «C», олар таратқыш шығыс (TX) құрылғысынан қашықтықта орналасқан.
Сигналдың тұтастығы үш позицияның әрқайсысында феррит моншақтарының шығыс жағында өлшенеді және әртүрлі материалдардан жасалған екі феррит моншақтарымен қайталанады. Бірінші материал, төмен жиілікті жоғалтулы «S» материалы нүктелерде сыналған. “A”, “B” және “C”. Әрі қарай, жоғары жиілікті “D” материалы пайдаланылды. Осы екі феррит моншақтарын пайдаланатын нүктеден нүктеге нәтижелер 12-суретте көрсетілген.
«арқылы» фильтрленбеген сигнал ортаңғы қатарда көрсетіледі, сәйкесінше көтерілу және түсу жиектерінде біршама асып кету және төмендеу. Жоғарыда көрсетілген сынақ жағдайлары үшін дұрыс материалды пайдаланған кезде, төменгі жиілікті жоғалтатын материал жақсы асып кетуді көрсететінін көруге болады. және көтерілу және құлау жиектеріндегі сигналды жақсарту. Бұл нәтижелер 12-суреттің жоғарғы жолында көрсетілген. Жоғары жиілікті материалдарды пайдалану нәтижесі қоңырауды тудыруы мүмкін, бұл әр деңгейді күшейтеді және тұрақсыздық кезеңін арттырады. Бұл сынақ нәтижелері төменгі қатарда көрсетілген.
13-суретте көрсетілген көлденең сканерлеуде ұсынылған жоғарғы бөлікте (12-сурет) жиілікпен EMI жақсартуын қарастырған кезде, бұл бөлік барлық жиіліктер үшін EMI секірулерін айтарлықтай төмендететінін және жалпы шу деңгейін 30 деңгейінде төмендететінін көруге болады. шамамен 350 МГц диапазонында рұқсат етілген деңгей қызыл сызықпен белгіленген EMI шегінен әлдеқайда төмен.Бұл В класындағы жабдыққа арналған жалпы реттеуші стандарт (АҚШ-тағы FCC 15-бөлім). Феррит моншақтарында қолданылатын «S» материалы осы төменгі жиіліктер үшін арнайы пайдаланылады. Жиілік 350 МГц-тен асқанда, «S» материалы бастапқы, сүзгіленбеген EMI шу деңгейіне шектеулі әсер етеді, бірақ ол 750 МГц жиіліктегі негізгі секіруді шамамен 6 дБ азайтады. EMI шу мәселесінің негізгі бөлігі 350 МГц-тен жоғары болса, сізге қажет. спектрде максималды кедергісі жоғары болатын жоғары жиілікті ферритті материалдарды пайдалануды қарастырыңыз.
Әрине, барлық қоңырауларды (12-суреттің төменгі қисық сызығында көрсетілгендей) әдетте өнімділікті нақты сынау және/немесе модельдеу бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы болдырмауға болады, бірақ бұл мақала оқырмандарға көптеген жиі кездесетін қателерді айналып өтуге және қателерді азайтуға мүмкіндік береді деп үміттенеміз. дұрыс феррит моншақ уақытын таңдаңыз және EMI ​​мәселелерін шешуге көмектесу үшін феррит моншақтары қажет болғанда неғұрлым «білімді» бастапқы нүктені қамтамасыз етіңіз.
Ақырында, көбірек таңдау және дизайн икемділігі үшін бір бөлік нөмірін емес, феррит моншақтарының сериясын немесе сериясын мақұлдаған дұрыс. Әртүрлі жеткізушілер әртүрлі материалдарды қолданатынын және әрбір жеткізушінің жиілік көрсеткіштерін қайта қарау керек екенін атап өткен жөн. , әсіресе бір жоба үшін бірнеше сатып алулар жасалғанда. Мұны бірінші рет жасау оңай, бірақ бөліктер бақылау нөмірімен құрамдас дерекқорға енгізілгеннен кейін оларды кез келген жерде пайдалануға болады.Маңыздысы, әртүрлі жеткізушілердің бөлшектерінің жиілік өнімділігі болашақта басқа қолданбалардың мүмкіндігін жою үшін өте ұқсас. Мәселе орын алды. Ең жақсы әдіс - әртүрлі жеткізушілерден ұқсас деректерді алу және кем дегенде кедергі қисығы болуы. Бұл сонымен қатар EMI мәселесін шешу үшін дұрыс феррит моншақтарының пайдаланылуын қамтамасыз етеді.
Крис Беркет TDK-да 1995 жылдан бері жұмыс істейді және қазір көптеген пассивті компоненттерді қолдайтын аға қолданбалы инженер. Ол өнімді жобалау, техникалық сату және маркетингпен айналысты.Буркет көптеген форумдарда техникалық мақалалар жазып, жариялады.Буркет оптикалық/механикалық қосқыштар мен конденсаторларға АҚШ-тың үш патентін алды.
In Compliance - электр және электронды инженерия мамандары үшін жаңалықтардың, ақпараттың, білімнің және шабыттың негізгі көзі.
Аэроғарыштық автомобиль коммуникациялары Тұтынушылық электроника Білім Энергетика және энергетика өнеркәсібі Ақпараттық технологиялар Медициналық әскери және ұлттық қорғаныс