naujienos

Įprasta situacija: projektavimo inžinierius įterpia ferito rutuliuką į grandinę, kurioje kyla EMS problemų, tik sužinojęs, kad karoliukas iš tikrųjų padidina nepageidaujamą triukšmą. Kaip tai gali būti? Ar ferito granulės neturėtų pašalinti triukšmo energijos ir nepabloginti problemos?
Atsakymas į šį klausimą yra gana paprastas, tačiau jis gali būti nesuprantamas plačiai, išskyrus tuos, kurie didžiąją laiko dalį praleidžia spręsdami EMI problemas. Paprasčiau tariant, ferito granulės nėra ferito granulės, ne ferito granulės ir tt Dauguma ferito granulių gamintojų teikia lentelę, kurioje surašytas jų dalių numeris, varža tam tikru dažniu (dažniausiai 100 MHz), nuolatinės srovės varža (DCR), maksimali vardinė srovė ir kai kurie matmenys Informacija (žr. 1 lentelę). Lapas yra medžiaga ir atitinkamos dažnio veikimo charakteristikos.
Ferito rutuliukai yra pasyvus įtaisas, galintis pašalinti triukšmo energiją iš grandinės šilumos pavidalu. Magnetiniai rutuliukai sukuria varžą plačiame dažnių diapazone, tokiu būdu pašalindami visą arba dalį nepageidaujamos triukšmo energijos šiame dažnių diapazone. Nuolatinės įtampos reikmėms ( pvz., IC Vcc linija), pageidautina turėti mažą nuolatinės srovės varžos vertę, kad būtų išvengta didelių galios nuostolių reikiamame signale ir (arba) įtampos ar srovės šaltinyje (I2 x DCR nuostoliai). Tačiau pageidautina turėti didelė varža tam tikruose apibrėžtuose dažnių diapazonuose.Todėl varža yra susijusi su naudojama medžiaga (pralaidumu), ferito rutuliuko dydžiu, apvijų skaičiumi ir apvijų struktūra.Akivaizdu, kad tam tikro korpuso dydžio ir konkrečios naudojamos medžiagos , kuo daugiau apvijų, tuo didesnė varža, bet kadangi fizinis vidinės ritės ilgis yra ilgesnis, tai taip pat sukels didesnę nuolatinės srovės varžą. Šio komponento vardinė srovė yra atvirkščiai proporcinga jo nuolatinės srovės varžai.
Vienas iš pagrindinių ferito granulių naudojimo EMI programose aspektų yra tai, kad komponentas turi būti pasipriešinimo fazėje. Ką tai reiškia? Paprasčiau tariant, tai reiškia, kad „R“ (kintamosios srovės varža) turi būti didesnė nei „XL“ (indukcinė). Reaktyvumas).Dažniuose, kur XL> R (žemesnis dažnis), komponentas labiau panašus į induktorių, o ne į rezistorių. Esant dažniui R> XL, dalis elgiasi kaip rezistorius, o tai yra būtina ferito granulių charakteristika. dažnis, kai „R“ tampa didesnis už „XL“, vadinamas „kryžminiu“ dažniu. Tai parodyta 1 paveiksle, kur šiame pavyzdyje kryžminimo dažnis yra 30 MHz ir pažymėtas raudona rodykle.
Kitas būdas pažvelgti į tai yra atsižvelgiant į tai, ką komponentas iš tikrųjų atlieka savo induktyvumo ir varžos fazėse. Kaip ir kitose programose, kuriose induktoriaus varža nesutampa, dalis gaunamo signalo atsispindi atgal į šaltinį. apsaugoti jautrią įrangą, esančią kitoje ferito granulės pusėje, bet taip pat į grandinę įveda „L“, o tai gali sukelti rezonansą ir virpesius (skambėjimą). Todėl, kai magnetiniai rutuliukai vis dar yra indukcinio pobūdžio, dalis triukšmo energijos atsispindės ir dalis triukšmo energijos praeis, priklausomai nuo induktyvumo ir varžos verčių.
Kai ferito granulė yra varžos fazėje, komponentas elgiasi kaip rezistorius, todėl blokuoja triukšmo energiją ir sugeria tą energiją iš grandinės, o sugeria ją šilumos pavidalu. Nors sukonstruota taip pat, kaip ir kai kurie induktoriai, naudojant tas pats procesas, gamybos linija ir technologija, mašinos ir kai kurios tų pačių sudedamųjų dalių medžiagos, ferito granulėse naudojamos nuostolingos ferito medžiagos, o induktyvumo ritėse naudojamos mažo nuostolio geležies deguonies medžiaga. Tai parodyta 2 paveiksle esančioje kreivėje.
Paveikslėlyje parodyta [μ''], kuri atspindi nuostolingos ferito granulės medžiagos elgseną.
Tai, kad varža nurodyta 100 MHz dažniu, taip pat yra atrankos problemos dalis. Daugeliu EMI atvejų varža šiuo dažniu yra nesvarbi ir klaidinanti. Šio "taško" reikšmė nenurodo, ar varža didėja, mažėja , tampa plokščia, o varža pasiekia didžiausią vertę šiuo dažniu ir ar medžiaga vis dar yra induktyvumo fazėje, ar transformavosi į atsparumo fazę. Iš tikrųjų daugelis ferito granulių tiekėjų naudoja kelias medžiagas tam pačiam ferito rutuliui, arba bent jau taip, kaip parodyta duomenų lape.Žr. 3 pav. Visos 5 kreivės šiame paveiksle skirtos skirtingiems 120 omų ferito rutuliukams.
Tada vartotojas turi gauti impedanso kreivę, rodančią ferito granulės dažnines charakteristikas. Tipinės varžos kreivės pavyzdys parodytas 4 paveiksle.
4 paveiksle parodytas labai svarbus faktas. Ši dalis yra pažymėta kaip 50 omų ferito granulė, kurios dažnis yra 100 MHz, tačiau jos perėjimo dažnis yra apie 500 MHz, ir ji pasiekia daugiau nei 300 omų nuo 1 iki 2,5 GHz. pažvelgęs į duomenų lapą vartotojas to nesužinos ir gali būti klaidinantis.
Kaip parodyta paveikslėlyje, medžiagų savybės skiriasi. Yra daug ferito variantų, naudojamų ferito rutuliukams gaminti. Kai kurios medžiagos yra didelio nuostolio, plačiajuosčio ryšio, aukšto dažnio, mažo įterpimo nuostolių ir pan. 5 paveiksle parodyta bendra grupuotė pagal taikymo dažnis ir varža.
Kita dažna problema yra ta, kad grandinių plokščių dizaineriai kartais apsiriboja ferito rutuliukų parinkimu savo patvirtintų komponentų duomenų bazėje. Jei įmonė turi tik keletą ferito rutuliukų, kurie buvo patvirtinti naudoti kituose gaminiuose ir yra laikomi tinkamais, daugeliu atvejų, nebūtina vertinti ir patvirtinti kitų medžiagų ir dalių numerių. Neseniai tai ne kartą lėmė tam tikrus pirminės aukščiau aprašytos EMI triukšmo problemos sunkinančius padarinius. Ankstesnis veiksmingas metodas gali būti taikomas kitam projektui arba gali būti neveiksmingas. Negalite tiesiog vadovautis ankstesnio projekto EMI sprendimu, ypač kai keičiasi reikiamo signalo dažnis arba keičiasi potencialių spinduliuojančių komponentų, tokių kaip laikrodžio įranga, dažnis.
Jei pažvelgsite į dvi varžos kreives 6 paveiksle, galite palyginti dviejų panašių nurodytų dalių materialinį poveikį.
Šių dviejų komponentų varža esant 100 MHz yra 120 omų. Kairėje esančios dalies, naudojant „B“ medžiagą, didžiausia varža yra apie 150 omų, o ji realizuojama ties 400 MHz. , naudojant "D" medžiagą, maksimali varža yra 700 omų, kuri pasiekiama esant maždaug 700 MHz. Tačiau didžiausias skirtumas yra kryžminimo dažnis. Itin didelių nuostolių "B" medžiaga pereina 6 MHz (R> XL) , o labai aukšto dažnio „D“ medžiaga išlieka indukcine maždaug 400 MHz dažniu. Kurią dalį tinkama naudoti? Tai priklauso nuo kiekvienos individualios paskirties.
7 paveiksle pavaizduotos visos dažniausios problemos, kylančios, kai EMI slopinti pasirenkami netinkami ferito rutuliukai. Nefiltruotas signalas rodo 474,5 mV 3,5 V, 1 uS impulso nuokrypį.
Naudojant didelio nuostolio tipo medžiagą (centrinę diagramą), matavimo nuokrypis padidėja dėl didesnio dalies kryžminimo dažnio. Signalo nukrypimas padidėjo nuo 474,5 mV iki 749,8 mV. Super High Loss medžiaga turi mažas kryžminimo dažnis ir geras našumas. Tai bus tinkama medžiaga naudoti šioje programoje (paveikslėlis dešinėje). Naudojant šią dalį, sumažinta iki 156,3 mV.
Didėjant nuolatinei srovei per rutuliukus, šerdies medžiaga pradeda prisotinti. Induktorių atveju tai vadinama prisotinimo srove ir nurodoma kaip procentinis induktyvumo vertės sumažėjimas. Ferito rutuliukams, kai dalis yra varžos fazėje, prisotinimo efektas atsispindi varžos vertės mažėjimu kartu su dažniu.Šis varžos sumažėjimas sumažina ferito granulių efektyvumą ir jų gebėjimą pašalinti EMI (AC) triukšmą. 8 paveiksle parodytas tipiškų ferito granulių nuolatinės srovės poslinkio kreivių rinkinys.
Šiame paveikslėlyje ferito granulės vardinė vertė yra 100 omų, kai dažnis 100 MHz. Tai yra tipinė išmatuota varža, kai dalis neturi nuolatinės srovės. Tačiau matyti, kad įjungus nuolatinę srovę (pavyzdžiui, IC VCC). įvestis), efektyvioji varža smarkiai sumažėja. Aukščiau pateiktoje kreivėje, esant 1,0 A srovei, efektyvioji varža pasikeičia nuo 100 omų iki 20 omų.100 MHz. Galbūt ne per daug kritiška, bet į ką projektavimo inžinierius turi atkreipti dėmesį. Panašiai, naudojant tik elektrinių charakteristikų duomenis tiekėjo duomenų lape esančio komponento, vartotojas nežinos apie šį nuolatinės srovės šališkumo reiškinį.
Kaip ir aukšto dažnio RF induktoriai, vidinės ritės apvijos kryptis ferito granulėje turi didelę įtaką rutulio dažninėms charakteristikoms. Apvijos kryptis ne tik įtakoja santykį tarp varžos ir dažnio lygio, bet ir keičia dažnio atsaką. 9 paveiksle pavaizduoti du 1000 omų ferito rutuliukai su tuo pačiu korpuso dydžiu ir ta pačia medžiaga, bet su dviem skirtingomis apvijų konfigūracijomis.
Kairiosios dalies ritės suvyniotos vertikalioje plokštumoje ir sukrautos horizontalia kryptimi, o tai sukuria didesnę varžą ir didesnį dažnio atsaką nei dalis dešinėje, suvyniota horizontalioje plokštumoje ir sukrauta vertikalia kryptimi. Taip yra iš dalies. į mažesnę talpinę reaktyvumą (XC), susijusią su sumažėjusia parazitine talpa tarp galinio gnybto ir vidinės ritės. Mažesnis XC sukurs didesnį savaiminio rezonanso dažnį, o tada leis ferito granulės varžai toliau didėti, kol ji pasiekia didesnį savaiminio rezonanso dažnį, kuris yra didesnis už standartinę ferito granulės struktūrą Varžos reikšmė.Aukščiau pateiktų dviejų 1000 omų ferito rutuliukų kreivės parodytos 10 pav.
Norėdami dar labiau parodyti teisingo ir neteisingo ferito granulių pasirinkimo poveikį, naudojome paprastą bandymo grandinę ir bandymo plokštę, kad parodytume didžiąją dalį aukščiau aptarto turinio. 11 paveiksle bandymo plokštėje parodytos trijų ferito granulių padėtis ir pažymėtos bandymo vietos. „A“, „B“ ir „C“, kurie yra nutolę nuo siųstuvo išvesties (TX) įrenginio.
Signalo vientisumas matuojamas ferito granulių išvesties pusėje kiekvienoje iš trijų padėčių ir kartojamas su dviem ferito granulėmis, pagamintomis iš skirtingų medžiagų. Pirmoji medžiaga, žemo dažnio nuostolinga „S“ medžiaga, buvo išbandyta taškuose. „A“, „B“ ir „C“. Tada buvo naudojama aukštesnio dažnio „D“ medžiaga. Rezultatai, gauti naudojant šias dvi ferito granules, parodyti 12 paveiksle.
„Per“ nefiltruotas signalas rodomas vidurinėje eilutėje, atitinkamai rodomas tam tikras viršijimas ir mažesnis nuokrypis kylančiose ir besileidžiančiose briaunose. Matyti, kad naudojant pirmiau nurodytoms bandymo sąlygoms tinkamą medžiagą, žemesnio dažnio nuostolinga medžiaga rodo gerą viršijimą. ir žemesnio lygio signalo pagerėjimas kylančiose ir nusileidžiančiose briaunose.Šie rezultatai parodyti viršutinėje 12 paveikslo eilutėje. Naudojant aukšto dažnio medžiagas, gali atsirasti skambėjimas, kuris sustiprina kiekvieną lygį ir padidina nestabilumo periodą.Šie bandymo rezultatai yra parodyta apatinėje eilutėje.
Žvelgiant į EMI pagerėjimą su dažniu rekomenduojamoje viršutinėje dalyje (12 pav.) atliekant horizontalųjį nuskaitymą, parodytą 13 paveiksle, matyti, kad ši dalis ženkliai sumažina EMI šuoliai ir sumažina bendrą triukšmo lygį esant 30 pav. iki maždaug 350 MHz diapazone priimtinas lygis yra daug žemiau EMI ribos, paryškintos raudona linija. Tai yra bendrasis B klasės įrangos reguliavimo standartas (JAV FCC 15 dalis). Ferito granulėse naudojama „S“ medžiaga yra specialiai naudojama šiems žemesniems dažniams. Matyti, kad dažniui viršijus 350 MHz, „S“ medžiaga turi ribotą poveikį originaliam nefiltruotam EMI triukšmo lygiui, tačiau ji sumažina didelį 750 MHz šuolį maždaug 6 dB. Jei pagrindinė EMI triukšmo problemos dalis yra didesnė nei 350 MHz, turite apsvarstykite galimybę naudoti aukštesnio dažnio ferito medžiagas, kurių maksimali varža yra didesnė spektre.
Žinoma, bet kokio skambėjimo (kaip parodyta 12 paveikslo apatinėje kreivėje) paprastai galima išvengti naudojant faktinio veikimo testavimo ir (arba) modeliavimo programinę įrangą, tačiau tikimasi, kad šis straipsnis leis skaitytojams apeiti daug bendrų klaidų ir sumažinti poreikį pasirinkite tinkamą ferito granulių laiką ir pateikite „išsilavinusią“ pradinį tašką, kai reikia ferito granulių, padedančių išspręsti EMI problemas.
Galiausiai geriausia patvirtinti ferito karoliukų seriją ar seriją, o ne tik vieną dalies numerį, kad būtų daugiau pasirinkimų ir dizaino lankstumo. Reikėtų pažymėti, kad skirtingi tiekėjai naudoja skirtingas medžiagas, todėl kiekvieno tiekėjo dažnis turi būti peržiūrėtas. , ypač kai tam pačiam projektui perkami keli pirkimai. Tai šiek tiek lengva padaryti pirmą kartą, tačiau kai dalys įvedamos į komponentų duomenų bazę su kontroliniu numeriu, jas galima naudoti bet kur. Svarbu tai, kad skirtingų tiekėjų dalių dažnio našumas yra labai panašus, kad būtų išvengta kitų programų ateityje. Problema iškilo.Geriausias būdas yra gauti panašius duomenis iš skirtingų tiekėjų ir turėti bent varžos kreivę. Tai taip pat užtikrins, kad jūsų EMI problemai išspręsti būtų naudojamos tinkamos ferito granulės.
Chrisas Burketas dirba TDK nuo 1995 m., o dabar yra vyresnysis programų inžinierius, palaikantis daugybę pasyviųjų komponentų. Jis dalyvavo gaminių projektavimo, techninio pardavimo ir rinkodaros srityse. Burketas parašė ir paskelbė techninius straipsnius daugelyje forumų. „Burket“ gavo tris JAV patentus dėl optinių / mechaninių jungiklių ir kondensatorių.
„In Compliance“ yra pagrindinis elektros ir elektronikos inžinerijos specialistų naujienų, informacijos, švietimo ir įkvėpimo šaltinis.
Orlaiviai ir automobiliai Komunikacijos Buitinė elektronika Švietimas Energetika ir elektros pramonė Informacinės technologijos Medicina Kariuomenė ir Krašto apsauga