uudised

Levinud olukord: projekteerija sisestab elektromagnetilise ühilduvuse probleemidega vooluringi ferriidist pärli, et avastada, et rant teeb soovimatu müra veelgi hullemaks. Kuidas see võiks olla? Kas ferriithelmed ei peaks kõrvaldama müraenergiat probleemi hullemaks muutmata?
Vastus sellele küsimusele on üsna lihtne, kuid seda ei pruugita laialdaselt mõista, välja arvatud need, kes veedavad suurema osa ajast EMI probleemide lahendamisel. Lihtsamalt öeldes ei ole ferriithelmed ferriithelmed, mitte ferriithelmed jne. Enamik ferriithelmeste tootjaid pakub tabel, mis loetleb nende osanumbrid, impedants teatud sagedusel (tavaliselt 100 MHz), alalisvoolu takistus (DCR), maksimaalne nimivool ja mõned mõõtmed Teave (vt tabel 1).Kõik on peaaegu standardne.Mida andmetes ei kuvata leht on materjali teave ja vastavad sageduse jõudlusnäitajad.
Ferriithelmed on passiivne seade, mis suudab eemaldada vooluringist müraenergiat soojuse kujul. Magnethelmed tekitavad takistust laias sagedusvahemikus, kõrvaldades seeläbi kogu või osa soovimatu müraenergia selles sagedusvahemikus. Alalispinge rakenduste jaoks ( nagu IC Vcc liin), on soovitav, et alalisvoolutakistuse väärtus oleks madal, et vältida suuri võimsuskadusid nõutavas signaalis ja/või pinge- või vooluallikas (I2 x DCR-kadu). Siiski on soovitav kõrge takistus teatud määratletud sagedusvahemikes.Seetõttu on impedants seotud kasutatava materjaliga (läbilaskvus), ferriitriba suuruse, mähiste arvu ja mähiste struktuuriga. Ilmselgelt antud korpuse suuruse ja konkreetse kasutatava materjaliga , mida rohkem mähiseid, seda suurem on takistus, kuid kuna sisemise mähise füüsiline pikkus on pikem, tekitab see ka suurema alalisvoolutakistuse. Selle komponendi nimivool on pöördvõrdeline alalisvoolutakistusega.
Üks ferriithelmeste kasutamise põhiaspekte EMI rakendustes on see, et komponent peab olema takistusfaasis. Mida see tähendab? Lihtsamalt öeldes tähendab see, et "R" (AC takistus) peab olema suurem kui "XL" (induktiivne). reaktants).Sagedustel, kus XL> R (madalam sagedus), sarnaneb komponent pigem induktiivpooli kui takistiga. Sagedusel R> XL käitub osa takistina, mis on ferriithelmeste nõutav omadus. sagedust, mille juures "R" muutub suuremaks kui "XL", nimetatakse "ristmiksageduseks". See on näidatud joonisel 1, kus ristuvussagedus on antud näites 30 MHz ja on tähistatud punase noolega.
Teine võimalus seda vaadata on selle järgi, mida komponent tegelikult oma induktiivsuse ja takistuse faasides täidab. Nagu ka teiste rakenduste puhul, kus induktiivpooli takistus ei sobi, peegeldub osa sissetulevast signaalist tagasi allikasse. pakkuda teatud kaitset ferriithelme teisel poolel asuvatele tundlikele seadmetele, kuid see lisab ahelasse ka tähe "L", mis võib põhjustada resonantsi ja võnkumist (helinat). Seega, kui magnethelmed on oma olemuselt veel induktiivsed, tuleb osa müraenergiast peegeldub ja osa müraenergiast möödub, olenevalt induktiivsuse ja impedantsi väärtustest.
Kui ferriittera on oma takistusfaasis, käitub komponent nagu takisti, seega blokeerib see müraenergia ja neelab selle energia ahelast ning neelab selle soojuse kujul. Kuigi see on ehitatud samamoodi nagu mõned induktiivpoolid, kasutades sama protsess, tootmisliin ja tehnoloogia, masinad ja mõned samad komponentmaterjalid, ferriithelmestes kasutatakse kadudega ferriitmaterjale, induktiivpoolid aga väikese kadudega rauda hapnikuga materjali.See on näidatud joonisel 2 oleval kõveral.
Joonisel on kujutatud [μ''], mis peegeldab kadudega ferriithelmeste materjali käitumist.
Asjaolu, et impedants on antud sagedusel 100 MHz, on samuti osa valikuprobleemist. Paljudel EMI juhtudel on impedants sellel sagedusel ebaoluline ja eksitav. Selle punkti väärtus ei näita, kas impedants suureneb või väheneb , muutub tasaseks ja impedants saavutab sellel sagedusel oma tippväärtuse ning kas materjal on ikka veel induktiivsuse faasis või on muutunud takistusfaasiks. Tegelikult kasutavad paljud ferriitkuulikeste tarnijad sama ferriittera jaoks mitut materjali või vähemalt nii, nagu on näidatud andmelehel.Vt joonist 3.Kõik 5 kõverat sellel joonisel on erinevate 120-oomiste ferriithelmeste jaoks.
Seejärel peab kasutaja saama impedantsi kõvera, mis näitab ferriithelme sageduskarakteristikuid. Tüüpilise impedantsi kõvera näide on näidatud joonisel 4.
Joonisel 4 on näidatud väga oluline fakt. See osa on tähistatud 50-oomise ferriitkuuliga, mille sagedus on 100 MHz, kuid selle üleminekusagedus on umbes 500 MHz ja see saavutab sagedustel 1–2,5 GHz rohkem kui 300 oomi. andmelehe vaatamine ei anna kasutajale seda teada ja võib olla eksitav.
Nagu on näidatud joonisel, on materjalide omadused erinevad. Ferriithelmeste valmistamiseks kasutatakse palju ferriidi variante.Mõnel materjalil on suur kadu, lairibaühendus, kõrge sagedus, madal sisestuskadu jne.Joonis 5 näitab üldist rühmitamist rakendussagedus ja impedants.
Teine levinud probleem on see, et trükkplaatide disainerid piirduvad mõnikord ainult ferriitkuulikeste valikuga oma heakskiidetud komponentide andmebaasis. Kui ettevõttel on ainult mõned ferriithelmed, mis on heaks kiidetud kasutamiseks teistes toodetes ja mida peetakse paljudel juhtudel rahuldavaks, ei ole vaja hinnata ja kinnitada muid materjale ja osade numbreid. Lähiminevikus on see korduvalt põhjustanud eelkirjeldatud algse EMI müraprobleemi mõningaid süvendavaid mõjusid. Varem tõhus meetod võib olla rakendatav ka järgmise projekti puhul või see ei pruugi olla efektiivne. Te ei saa lihtsalt järgida eelmise projekti EMI lahendust, eriti kui muutub vajaliku signaali sagedus või muutub potentsiaalsete kiirgavate komponentide, näiteks kellaseadmete sagedus.
Kui vaatate kahte impedantsi kõverat joonisel 6, saate võrrelda kahe sarnase määratud osa materiaalset mõju.
Nende kahe komponendi impedants 100 MHz juures on 120 oomi. Vasakpoolse osa puhul, kasutades B-materjali, on maksimaalne takistus umbes 150 oomi ja see realiseerub sagedusel 400 MHz. Parempoolse osa puhul , kasutades D-materjali, on maksimaalne impedants 700 oomi, mis saavutatakse ligikaudu 700 MHz juures. Suurim erinevus on aga üleminekusageduses. Ülisuure kadudega B-materjal läheb üle sagedusel 6 MHz (R> XL) , samas kui väga kõrge sagedusega D-materjal jääb induktiivseks umbes 400 MHz juures. Millist osa on õige kasutada? See sõltub igast rakendusest.
Joonisel 7 on kujutatud kõik levinumad probleemid, mis tekivad siis, kui EMI summutamiseks valitakse valed ferriithelmed. Filtreerimata signaal näitab 474,5 mV alaväärtust 3,5 V, 1 uS impulsi korral.
Suure kaoga tüüpi materjali (keskdiagramm) kasutamise tulemusena suureneb mõõtmise alavõnge detaili suurema ristumissageduse tõttu. Signaali alavõnge suurenes 474,5 mV-lt 749,8 mV-ni. Super High Loss materjalil on madal üleminekusagedus ja hea jõudlus.See on õige materjal, mida selles rakenduses kasutada (parempoolne pilt). Selle osa kasutamisel vähendatakse alaväärtust 156,3 mV-ni.
Kui alalisvool läbi helmeste suureneb, hakkab südamiku materjal küllastuma. Induktiivpoolide puhul nimetatakse seda küllastusvooluks ja see määratakse induktiivsuse väärtuse languse protsendina. Ferriithelmeste puhul, kui osa on takistusfaasis, küllastuse mõju kajastub impedantsi väärtuse vähenemises koos sagedusega.See impedantsi langus vähendab ferriithelmeste efektiivsust ja nende võimet kõrvaldada EMI (AC) müra.Joonis 8 näitab tüüpiliste ferriithelmeste alalispinge kõverate kogumit.
Sellel joonisel on ferriidi tera nimiväärtus 100 oomi sagedusel 100 MHz. See on tüüpiline mõõdetud impedants, kui osal puudub alalisvool. Siiski on näha, et pärast alalisvoolu rakendamist (näiteks IC VCC jaoks sisend), efektiivne impedants langeb järsult.Ülaltoodud kõveral muutub 1,0 A voolu korral efektiivne impedants 100 oomilt 20 oomile.100 MHz. Võib-olla mitte liiga kriitiline, kuid midagi, millele projekteerimisinsener peab tähelepanu pöörama. Samamoodi, kasutades ainult elektrilisi karakteristikuid tarnija andmelehel oleva komponendi kohta, ei ole kasutaja sellest alalisvoolu kallutatuse nähtusest teadlik.
Sarnaselt kõrgsageduslikele RF induktiivpoolidele, on ka ferriitpärli sisemähise mähise suunal suur mõju tera sageduskarakteristikutele. Mähise suund ei mõjuta mitte ainult impedantsi ja sagedustaseme vahelist suhet, vaid muudab ka sageduskarakteristikut. Joonisel 9 on kujutatud kaks 1000-oomist ferriitkuulikest sama korpuse suuruse ja samast materjalist, kuid kahe erineva mähisekonfiguratsiooniga.
Vasaku osa mähised on keritud vertikaaltasapinnale ja virnastatud horisontaalsuunas, mis annab suurema impedantsi ja kõrgema sageduskarakteristiku kui horisontaaltasapinnale keritud ja vertikaalsuunas virnastatud paremal pool. See on osaliselt tingitud madalamale mahtuvuslikule reaktantsile (XC), mis on seotud parasiitmahtuvuse vähenemisega otsaklemmi ja sisemise mähise vahel. Madalam XC tekitab kõrgema iseresonantssageduse ja võimaldab seejärel ferriitkuuli impedantsil kasvada, kuni see saavutab kõrgema omaresonantssageduse, mis on kõrgem kui ferriithelme standardstruktuur Takistuse väärtus.Ülaltoodud kahe 1000-oomise ferriithelmeste kõverad on näidatud joonisel 10.
Õige ja vale ferriithelmeste valiku mõju edasiseks näitamiseks kasutasime lihtsat testlülitust ja testplaati, et demonstreerida suuremat osa ülalkirjeldatud sisust.Joonisel 11 on testtahvlil näidatud kolme ferriithelmeste asukohad ja märgistatud katsepunktid. “A”, “B” ja “C”, mis asuvad saatja väljundseadmest (TX) kaugel.
Signaali terviklikkust mõõdetakse ferriithelmeste väljundküljel kõigis kolmes asendis ja seda korratakse kahe erinevast materjalist valmistatud ferriithelmestega. Esimest materjali, madala sagedusega kadudega S-materjali, testiti punktides. "A", "B" ja "C". Järgmisena kasutati kõrgema sagedusega "D" materjali. Punkt-punkti tulemused nende kahe ferriithelme kasutamisel on näidatud joonisel 12.
"Läbi" filtreerimata signaal kuvatakse keskmises reas, näidates vastavalt mõningast üle- ja alamkõrgust tõusvatel ja langevatel servadel. On näha, et ülaltoodud katsetingimuste jaoks õiget materjali kasutades näitab madalama sagedusega kadudega materjal head ületamist. ja alalöögi signaali paranemine tõusvatel ja langevatel servadel. Need tulemused on näidatud joonise 12 ülemises reas. Kõrgsageduslike materjalide kasutamise tulemus võib põhjustada helisemist, mis võimendab iga taset ja suurendab ebastabiilsuse perioodi. Need testitulemused on näidatud alumisel real.
Vaadeldes joonisel 13 näidatud horisontaalskaneerimisel soovitatud ülemises osas (joonis 12) oleva EMI paranemist sagedusega, on näha, et kõigi sageduste puhul vähendab see osa oluliselt EMI naelu ja üldist mürataset 30 juures. kuni ligikaudu 350 MHz vahemikus on vastuvõetav tase palju alla punase joonega esile tõstetud EMI piiri.See on B-klassi seadmete üldine regulatiivne standard (Ameerika Ühendriikides FCC osa 15). Ferriithelmestes kasutatavat S-materjali kasutatakse spetsiaalselt nende madalamate sageduste jaoks. On näha, et kui sagedus ületab 350 MHz, S-materjalil on algsele filtreerimata EMI müratasemele piiratud mõju, kuid see vähendab 750 MHz suurt hüpet umbes 6 dB võrra. Kui põhiline osa EMI müraprobleemist on suurem kui 350 MHz, peate kaaluge kõrgema sagedusega ferriitmaterjalide kasutamist, mille maksimaalne impedants on spektris kõrgem.
Loomulikult saab igasugust helinat (nagu on näidatud joonise 12 alumisel kõveral) tavaliselt tegeliku jõudluse testimise ja/või simulatsioonitarkvara abil vältida, kuid loodetakse, et see artikkel võimaldab lugejatel mööda minna paljudest levinud vigadest ja vähendab vajadust valige õige ferriithelmeste aeg ja pakkuge "haritumat" alguspunkti, kui ferriitkuulikesi on vaja EMI probleemide lahendamiseks.
Lõpuks on parem valikuvõimaluste ja disaini paindlikkuse huvides kinnitada ferriithelmeste seeria või seeria, mitte ainult üks osanumber. Tuleb märkida, et erinevad tarnijad kasutavad erinevaid materjale ja iga tarnija sagedustulemused tuleb üle vaadata , eriti kui sama projekti jaoks tehakse mitu ostu. Seda on esmakordsel kasutamisel veidi lihtne teha, kuid kui osad on kontrollnumbri all komponentide andmebaasi sisestatud, saab neid kasutada kõikjal.Oluline on see, et erinevate tarnijate osade sagedusomadused on väga sarnased, et välistada tulevikus teiste rakenduste võimalus Probleem tekkis. Parim viis on hankida erinevatelt tarnijatelt sarnaseid andmeid ja omada vähemalt impedantsikõverat. See tagab ka selle, et teie EMI probleemi lahendamiseks kasutatakse õigeid ferriithelmeid.
Chris Burket on töötanud TDK-s alates 1995. aastast ja on nüüd vanemrakendusinsener, kes toetab suurt hulka passiivseid komponente.Ta on tegelenud tootedisaini, tehnilise müügi ja turundusega.Hr.Burket on kirjutanud ja avaldanud tehnilisi dokumente paljudes foorumites.Burket on saanud kolm USA patenti optiliste/mehaaniliste lülitite ja kondensaatorite kohta.
In Compliance on elektri- ja elektroonikavaldkonna spetsialistide peamine uudiste, teabe, hariduse ja inspiratsiooniallikas.
Õhusõidukid, autod, side, olmeelektroonika haridus Energeetika ja elektritööstus Infotehnoloogia Meditsiin, sõjavägi ja riigikaitse