Los condensadores de filtro, los inductores de modo común y las perlas magnéticas son figuras comunes en los circuitos de diseño EMC y también son tres herramientas poderosas para eliminar la interferencia electromagnética.
Para el papel de estos tres en el circuito, creo que hay muchos ingenieros que no entienden, el artículo del diseño de un análisis detallado del principio de eliminar los tres EMC más agudos.
1.Condensador de filtro
Aunque la resonancia del condensador es indeseable desde el punto de vista de filtrar el ruido de alta frecuencia, la resonancia del condensador no siempre es dañina.
Cuando se determina la frecuencia del ruido a filtrar, se puede ajustar la capacidad del condensador de modo que el punto de resonancia caiga justo en la frecuencia de perturbación.
En la ingeniería práctica, la frecuencia del ruido electromagnético que se debe filtrar suele alcanzar cientos de MHz o incluso más de 1 GHz. Para un ruido electromagnético de tan alta frecuencia, es necesario utilizar un condensador de núcleo pasante para filtrarlo de manera efectiva.
La razón por la cual los condensadores comunes no pueden filtrar eficazmente el ruido de alta frecuencia se debe a dos razones:
(1) Una razón es que la inductancia del cable del capacitor provoca resonancia en el capacitor, que presenta una gran impedancia a la señal de alta frecuencia y debilita el efecto de derivación de la señal de alta frecuencia;
(2) Otra razón es que la capacitancia parásita entre los cables acopla la señal de alta frecuencia, lo que reduce el efecto de filtrado.
La razón por la cual el capacitor de núcleo pasante puede filtrar efectivamente el ruido de alta frecuencia es que el capacitor de núcleo pasante no solo no tiene el problema de que la inductancia del cable cause que la frecuencia de resonancia del capacitor sea demasiado baja.
Y el condensador de núcleo pasante se puede instalar directamente en el panel metálico, utilizando el panel metálico para desempeñar el papel de aislamiento de alta frecuencia. Sin embargo, cuando se utiliza el condensador de núcleo pasante, el problema al que se debe prestar atención es el problema de instalación.
La mayor debilidad del condensador de núcleo pasante es el miedo a las altas temperaturas y al impacto de la temperatura, lo que causa grandes dificultades al soldar el condensador de núcleo pasante al panel metálico.
Muchos condensadores se dañan durante la soldadura. Especialmente cuando es necesario instalar una gran cantidad de capacitores centrales en el panel, siempre que haya daños, es difícil de reparar, porque cuando se retira el capacitor dañado, dañará otros capacitores cercanos.
2.Inductancia en modo común
Dado que los problemas que enfrenta EMC son en su mayoría interferencias de modo común, los inductores de modo común también son uno de nuestros potentes componentes comúnmente utilizados.
El inductor de modo común es un dispositivo de supresión de interferencias de modo común con ferrita como núcleo, que consta de dos bobinas del mismo tamaño y el mismo número de vueltas enrolladas simétricamente en el mismo núcleo magnético de anillo de ferrita para formar un dispositivo de cuatro terminales, que Tiene un gran efecto de supresión de inductancia para la señal de modo común y una pequeña inductancia de fuga para la señal de modo diferencial.
El principio es que cuando fluye la corriente en modo común, el flujo magnético en el anillo magnético se superpone entre sí, teniendo así una inductancia considerable, que inhibe la corriente en modo común, y cuando las dos bobinas fluyen a través de la corriente en modo diferencial, el flujo magnético en el anillo magnético se cancelan entre sí y casi no hay inductancia, por lo que la corriente en modo diferencial puede pasar sin atenuación.
Por lo tanto, el inductor de modo común puede suprimir eficazmente la señal de interferencia de modo común en la línea balanceada, pero no tiene ningún efecto sobre la transmisión normal de la señal de modo diferencial.
Los inductores de modo común deben cumplir los siguientes requisitos cuando se fabrican:
(1) Los cables enrollados en el núcleo de la bobina deben estar aislados para garantizar que no se produzca un cortocircuito entre las vueltas de la bobina bajo la acción de una sobretensión instantánea;
(2) Cuando la bobina fluye a través de una gran corriente instantánea, el núcleo magnético no debe estar saturado;
(3) El núcleo magnético de la bobina debe estar aislado de la bobina para evitar la rotura entre los dos bajo la acción de una sobretensión instantánea;
(4) La bobina debe enrollarse en una sola capa en la medida de lo posible, para reducir la capacitancia parásita de la bobina y mejorar la capacidad de la bobina para transmitir sobretensión transitoria.
En circunstancias normales, si bien se presta atención a la selección de la banda de frecuencia requerida para filtrar, cuanto mayor sea la impedancia de modo común, mejor, por lo que debemos observar los datos del dispositivo al seleccionar el inductor de modo común, principalmente de acuerdo con la Curva de frecuencia de impedancia.
Además, al seleccionar, preste atención al impacto de la impedancia del modo diferencial en la señal, centrándose principalmente en la impedancia del modo diferencial, especialmente prestando atención a los puertos de alta velocidad.
3.Cuenta magnética
En el proceso de diseño EMC del circuito digital del producto, a menudo utilizamos perlas magnéticas, el material de ferrita es una aleación de hierro-magnesio o una aleación de hierro-níquel, este material tiene una alta permeabilidad magnética, puede ser el inductor entre el devanado de la bobina en el caso de alta Frecuencia y capacitancia generada de alta resistencia mínima.
Los materiales de ferrita se suelen utilizar a altas frecuencias, porque a bajas frecuencias sus principales características de inductancia hacen que las pérdidas en la línea sean muy pequeñas. A altas frecuencias, son principalmente relaciones características de reactancia y cambian con la frecuencia. En aplicaciones prácticas, los materiales de ferrita se utilizan como atenuadores de alta frecuencia para circuitos de radiofrecuencia.
De hecho, la ferrita es mejor equivalente al paralelo de resistencia e inductancia, el inductor cortocircuita la resistencia a baja frecuencia y la impedancia del inductor se vuelve bastante alta a alta frecuencia, de modo que toda la corriente pasa a través de la resistencia.
La ferrita es un dispositivo consumidor en el que la energía de alta frecuencia se convierte en energía térmica, que está determinada por sus características de resistencia eléctrica. Las perlas magnéticas de ferrita tienen mejores características de filtrado de alta frecuencia que los inductores comunes.
La ferrita es resistiva a altas frecuencias, equivalente a un inductor con un factor de calidad muy bajo, por lo que puede mantener una alta impedancia en un amplio rango de frecuencias, mejorando así la eficiencia del filtrado de altas frecuencias.
En la banda de baja frecuencia, la impedancia se compone de inductancia. A baja frecuencia, R es muy pequeña y la permeabilidad magnética del núcleo es alta, por lo que la inductancia es grande. L juega un papel importante y la reflexión suprime las interferencias electromagnéticas. Y en este momento, la pérdida del núcleo magnético es pequeña, todo el dispositivo tiene bajas pérdidas y características Q altas del inductor, este inductor es fácil de causar resonancia, por lo que en la banda de baja frecuencia, a veces puede haber una mayor interferencia. después del uso de perlas magnéticas de ferrita.
En la banda de alta frecuencia, la impedancia se compone de componentes de resistencia. A medida que aumenta la frecuencia, la permeabilidad del núcleo magnético disminuye, lo que resulta en una disminución de la inductancia del inductor y una disminución del componente de reactancia inductiva.
Sin embargo, en este momento, la pérdida del núcleo magnético aumenta, el componente de resistencia aumenta, lo que resulta en un aumento en la impedancia total, y cuando la señal de alta frecuencia pasa a través de la ferrita, la interferencia electromagnética se absorbe y se convierte en la forma. de disipación de calor.
Los componentes de supresión de ferrita se utilizan ampliamente en placas de circuito impreso, líneas eléctricas y líneas de datos. Por ejemplo, se agrega un elemento supresor de ferrita al extremo de entrada del cable de alimentación de la placa impresa para filtrar las interferencias de alta frecuencia.
El anillo magnético de ferrita o cuenta magnética se utiliza especialmente para suprimir interferencias de alta frecuencia y picos de interferencia en líneas de señal y líneas eléctricas, y también tiene la capacidad de absorber interferencias de pulsos de descarga electrostática. El uso de microesferas magnéticas o inductores de chip depende principalmente de la aplicación práctica.
Los inductores de chip se utilizan en circuitos resonantes. Cuando es necesario eliminar el ruido EMI innecesario, el uso de microesferas magnéticas es la mejor opción.
Aplicación de perlas magnéticas de chip e inductores de chip.
Inductores de chips:Radiofrecuencia (RF) y comunicaciones inalámbricas, equipos de tecnología de la información, detectores de radar, electrónica automotriz, teléfonos celulares, buscapersonas, equipos de audio, asistentes digitales personales (PDA), sistemas de control remoto inalámbrico y módulos de suministro de energía de bajo voltaje.
Cuentas magnéticas con chip:Circuitos generadores de reloj, filtrado entre circuitos analógicos y digitales, conectores internos de entrada/salida de E/S (como puertos serie, puertos paralelos, teclados, ratones, telecomunicaciones de larga distancia, redes de área local), circuitos de RF y dispositivos lógicos susceptibles a interferencias, filtrado de interferencias conducidas de alta frecuencia en circuitos de alimentación, ordenadores, impresoras, grabadoras de vídeo (VCRS), supresión de ruido EMI en sistemas de televisión y teléfonos móviles.
La unidad de la perla magnética es ohmios, porque la unidad de la perla magnética es nominal de acuerdo con la impedancia que produce a una determinada frecuencia, y la unidad de impedancia también es ohmios.
La HOJA DE DATOS de la perla magnética generalmente proporcionará las características de frecuencia e impedancia de la curva, generalmente 100 MHz como estándar, por ejemplo, cuando la frecuencia de 100 MHz cuando la impedancia de la perla magnética es equivalente a 1000 ohmios.
Para la banda de frecuencia que queremos filtrar, debemos elegir cuanto mayor sea la impedancia de la cuenta magnética, mejor; generalmente elija una impedancia de 600 ohmios o más.
Además, al seleccionar perlas magnéticas, es necesario prestar atención al flujo de las perlas magnéticas, que generalmente debe reducirse en un 80%, y se debe considerar la influencia de la impedancia de CC en la caída de voltaje cuando se usan en circuitos de energía.
Hora de publicación: 24-jul-2023
