Jak działają koraliki ferrytowe i jak wybrać odpowiedni?

Co to jest koralik ferrytowy i jak działają koraliki ferrytowe?

Kulki ferrytowe to pasywne elementy elektroniczne, które mogą tłumić sygnały o wysokiej częstotliwości na linii zasilania. Zazwyczaj są one umieszczone wokół pary linii zasilania / uziemienia, która dociera do określonego urządzenia, takiego jak przewód zasilający laptopa. Te koraliki działają zgodnie z prawem Faradaya; rdzeń magnetyczny wokół przewodnika indukuje powrót pola elektromagnetycznego w obecności sygnału wysokiej częstotliwości, zasadniczo tłumiącego pasmo przenoszenia ferrytu.

Ferryty są materiałami magnetycznymi, a umieszczenie tego materiału w zacisku ferrytowym wokół zasilacza / linii uziemienia pozwala na uzyskanie impedancji indukcyjnej dla sygnałów przechodzących przez linię. Może to skusić Cię do myślenia o nich jako o standardowym induktorze, ale są one bardziej skomplikowane. W rzeczywistości koralik ferrytowy jest składnikiem nieliniowym; impedancja, którą zapewnia, była zmianą prądu obciążenia i spadku napięcia na zmianie ferrytu. Uproszczony model obwodu koralika ferrytowego pomoże ci zrozumieć jego charakterystykę częstotliwości. Jednak te atrybuty mogą się zmieniać w zależności od prądu i temperatury.

Do czego służą koraliki ferrytowe?

Ponieważ impedancja kulek ferrytowych jest indukcyjna, kulki ferrytowe są używane do tłumienia sygnałów wysokiej częstotliwości w komponentach elektronicznych. Ponieważ dławik z koralikami ferrytowymi można umieścić na linii zasilania łączącej z urządzeniem elektronicznym, może on usuwać wszelkie niepożądane zakłócenia o wysokiej częstotliwości występujące w połączeniu zasilania lub pochodzące z zasilacza prądu stałego. Zastosowanie zacisku ferrytowego jest jednym z wielu sposobów tłumienia szumów zasilacza, na przykład z zasilacza impulsowego. Zastosowanie koralika ferrytowego jako filtra ferrytowego zapewnia tłumienie i eliminację przewodzonego EMI.

Spośród różnych zastosowań koralików ferrytowych jako filtrów, koraliki z filtrem EMI / koraliki z filtrem zasilającym są zwykle przystosowane do określonego prądu stałego. Prądy większe niż podana wartość mogą uszkodzić element. Kłopotliwe jest to, że na ten limit ma drastyczny wpływ ciepło. Wraz ze wzrostem temperatury prąd znamionowy szybko maleje. Prąd znamionowy wpływa również na impedancję ferrytu. W miarę wzrostu prądu stałego kulka ferrytowa „nasyca się” i traci indukcyjność. Przy stosunkowo wysokich prądach nasycenie może zmniejszyć impedancję kulki ferrytowej nawet o 90%.

Ferrytowy koralik vs. Induktor

Chociaż koralik ferrytowy można modelować jako induktor, nie zachowuje się jak typowy induktor. Jeśli zastanawiasz się, jak zmierzyć zachowanie kulki ferrytowej w porównaniu do zachowania indukcyjnego, wyślij sygnał analogowy przez kulkę i zmieść częstotliwość na kilka rzędów wielkości. Jeśli utworzysz wykres Bode dla pomiarów o przemiatanych częstotliwościach dla koralika ferrytowego, przekonasz się, że koralik ferrytowy zapewnia bardziej stromy zwijanie przy wyższych częstotliwościach w porównaniu do induktora o podobnym zachowaniu niskiej częstotliwości.

Ferrytowy koralik może być modelowany jako kondensatory i cewki indukcyjne, a rezystor równolegle, z tą siecią RLC połączoną rezystorem szeregowym. Rezystor szeregowy określa ilościowo urządzenie

odporność na prądy stałe. Cewka indukcyjna w tym modelu reprezentuje podstawową funkcję koralików ferrytowych polegającą na tłumieniu sygnałów o wysokiej częstotliwości, tj. Zapewnianiu impedancji indukcyjnej zgodnie z prawem Faradaya. Rezystor równoległy w tym modelu uwzględnia straty w prądach wirowych, które są indukowane w kulce ferrytowej przy wysokich częstotliwościach. Wreszcie kondensator w tym modelu odpowiada za naturalną pojemność pasożytniczą elementu.

Patrząc na krzywą impedancji zgrubienia ferrytowego, można zauważyć, że impedancja, która jest przede wszystkim rezystancyjna, jest niezwykle wysoka tylko w cienkim paśmie. Indukcyjność koralika dominuje w tym cienkim paśmie. Przy wyższych częstotliwościach impedancja kulki ferrytowej zaczyna wydawać się pojemnościowa, a impedancja gwałtownie maleje. W końcu, wraz ze wzrostem częstotliwości, impedancja pojemnościowa spadnie do bardzo małej wartości, a impedancja kulki ferrytowej wydaje się czysto rezystancyjna.

Przewodnik wyboru koralików ferrytowych

Teraz, gdy masz już za sobą teorię ferrytów, czas wybrać ją dla swojego urządzenia. Nie jest to bardzo trudne, a jeśli chcesz wiedzieć, jak wybrać koralik ferrytowy do projektu, musisz tylko zwrócić uwagę na specyfikację koralika. Być może zastanawiasz się, czy koraliki ferrytowe są niezbędne do mojego projektu? Podobnie jak w przypadku wielu decyzji technicznych odpowiedź nie jest taka prosta. Gdyby

wiesz, że Twoja tablica będzie doświadczać przewodzonego EMI w określonym zakresie częstotliwości, i musisz tłumić te częstotliwości, wtedy koralik ferrytowy może być właściwym wyborem dla twojego projektu.

Na podstawie zachowania indukcyjnego perełek ferrytowych naturalne jest stwierdzenie, że perełki ferrytowe „tłumią wysokie częstotliwości” bez większego zastanowienia. Jednak perełki ferrytowe nie działają jak szerokopasmowy filtr dolnoprzepustowy, ponieważ mogą jedynie pomóc w tłumieniu określonego zakresu częstotliwości. Musisz wybrać koralik ferrytowy i udusić się tam, gdzie niepożądane są częstotliwości w jego paśmie oporowym. Jeśli zejdziesz trochę za nisko lub trochę za wysoko, koralik nie przyniesie pożądanego efektu.

Przed wybraniem konkretnego koralika ferrytowego do swojego projektu należy sprawdzić, czy producent może dostarczyć krzywe impedancji w funkcji prądu obciążenia dla koralika ferrytowego. Jest to zdecydowanie najlepsze narzędzie, którego możesz użyć, jeśli nie jesteś pewien, jak wybrać koralik ferrytowy. Jeśli twoje prądy obciążenia są bardzo wysokie, musisz wybrać koralik ferrytowy, który może je wytrzymać bez nasycania i utraty impedancji w pożądanym zakresie częstotliwości.

Przestrogi

Kulki ferrytowe i dławiki ferrytowe są zasadniczo obciążeniami rezystancyjnymi przy wysokich częstotliwościach, co oznacza, że mogą powodować kilka problemów w obwodzie. Umieszczając koralik, musisz pomyśleć o spadku napięcia i rozpraszaniu ciepła.

W czasach obwodów o wyższym napięciu spadek napięcia nie był wielkim problemem. Teraz mamy wiele obwodów małej mocy, które mogą wykorzystywać napięcia o wartości około 2 V. Na tych poziomach nie możesz sobie pozwolić na stratę dużo. Kulki ferrytowe koniecznie powodują spadek napięcia prądu stałego w obwodzie. Może się to wydawać mało, ale jeśli twoje układy scalone mają krótki stan poboru wysokiego prądu, strata może stać się znacząca. Umieść koraliki ferrytowe w miejscu, w którym nie spowodują problemów z spadkiem napięcia.

Ponieważ materiały ferrytowe są oporne przy wysokich częstotliwościach, rozpraszają przede wszystkim pochłoniętą energię w postaci ciepła. Ciepło to niekoniecznie stanowi problem dla płytki drukowanej, gdy dławik ferrytowy jest używany na linii zasilania, ale może stać się takim, gdy jest wykorzystywany do rozpraszania wysokich częstotliwości przy wysokim prądzie. Jeśli twój system jest szczególnie hałaśliwy, a koralik będzie pochłaniał wiele wysokich częstotliwości, to ciepło może stać się większym problemem. Pamiętaj, aby wziąć pod uwagę rozpraszanie ciepła przez koralik.

Koraliki ferrytowe mogą być bardzo przydatne, ale tylko wtedy, gdy dokładnie zrozumiesz, jak działają. Pamiętaj, że tłumią one sygnały w dość małym paśmie, a ich skuteczność zależy od temperatury i prądu obciążenia. Aby jak najlepiej wykorzystać koralik ferrytowy, upewnij się, że spełnia on Twoje dokładne specyfikacje. Następnie, umieszczając koralik, należy wziąć pod uwagę spadek napięcia i ciepło.

Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z nami pod adresem sales@xfullstar.com