Kuidas ferriithelmed töötavad ja kuidas valida õige?

Mis on ferriidhelmes ja kuidas ferriidhelmed toimivad?

Ferriidihelmed on passiivsed elektroonilised komponendid, mis võivad summutada toitesüsteemi kõrgsagedussignaale. Tavaliselt paigutatakse need toite / maandusjoone paari ümber, mis saabub konkreetsesse seadmesse, näiteks teie sülearvuti toitejuhe. Need helmed töötavad vastavalt Faraday seadusele; juhi ümber olev magnetiline tuum indutseerib kõrgsagedussignaali olemasolul tagumist EMF-i, nõrgestades sisuliselt ferriidi sagedusreaktsiooni.

Ferriidid on magnetilised materjalid ja selle materjali asetamine ferriitklambrisse ümber toiteallika / maandusjoone võimaldab induktiivtakistuse allikat signaali läbivate signaalide jaoks. See võib ahvatleda mõtlema neile kui tavalisele induktiivpoolile, kuid need on keerukamad. Tegelikult on ferriithelmes mittelineaarne komponent; impedants, mida see pakub, oli koormusvoolu ja pinge langus kogu ferriidi muutuse korral. Ferriidiraami lihtsustatud vooluringi mudel aitab teil mõista selle sagedusomadusi. Need atribuudid võivad voolu ja temperatuuri funktsioonist sõltuvalt muutuda.

Milleks kasutatakse ferriithelmeid?

Kuna ferriitterade takistus on induktiivne, kasutatakse ferriithelmeid kõrgsageduslike signaalide summutamiseks elektroonikakomponentides. Kuna ferriidist heluklapi saab asetada elektroonilise seadmega ühendatavale elektriliinile, saab see eemaldada kõik toiteühenduses esinevad või alalisvoolu toiteallikast väljuvad võltskõrgmürad. See ferriitklambri kasutamine on üks paljudest viisidest toiteallika müra summutamiseks, näiteks kommuteeritud toiteallikast. See ferriidiraku rakendus ferriidfiltrina tagab juhitud EMI mahasurumise ja elimineerimise.

Erinevate filtrina kasutatavate ferriidikerade hulgast on EMI-filtri raami / toiteallika filtrikera tavaliselt hinnatud teatud alalisvoolu jaoks. Määratud väärtusest suuremad voolud võivad komponenti kahjustada. Tülikas on see, et kuumus mõjutab seda piiri drastiliselt. Temperatuuri tõustes nimivool kiiresti väheneb. Nimivool mõjutab ka ferriidi impedantsi. Alalisvoolu voolu suurenemisel ferriidikera "küllastub" ja kaotab induktiivsuse. Suhteliselt kõrgete voolude korral võib küllastus vähendada ferriidiraami impedantsi kuni 90%.

Ferriithelm vs induktor

Ehkki ferriidiraami saab induktorina modelleerida, ei käitu see tüüpilise induktorina. Kui teil on küsimus, kuidas mõõta ferriidiraua käitumist ja induktiivpooli käitumist, saadaksite analoogsignaali läbi raami ja pühiksite sageduse mitme suurusjärgu võrra. Kui loote ferriidiraua sageduse kiirenduse mõõtmiseks Bode'i graafiku, leiate, et ferriidikera annab kõrgematel sagedustel suurema järsu valtsimise võrreldes sama madala madalsagedusega käitumisega induktiivpooliga.

Ferriidiraami saab modelleerida kondensaatoritena ja induktiivpoolina ning takistina paralleelselt, kusjuures selle RLC-võrguga on ühendatud jadatakisti. Jadatakisti kvantifitseerib seadme oma

vastupidavus alalisvooludele. Selles mudelis olev induktiivpool tähistab ferriithelmeste põhifunktsiooni kõrgsagedussignaalide summutamisel, st induktiivtakistuse tagamisel Faraday seaduse kaudu. Selle mudeli paralleelne takisti kajastab pöörisvoolude kadusid, mis on indutseeritud ferriidiraua sees kõrgetel sagedustel. Lõpuks moodustab selle mudeli kondensaator komponendi loomuliku parasiidse mahtuvuse.

Ferriidiraami impedantsi kõverat vaadates näete, et peamiselt takistusjõud, mille takistus on peamiselt õhuke, on äärmiselt kõrge. Selles õhukeses ribas domineerib helme induktiivsus. Kõrgematel sagedustel hakkab ferriidiraami takistus mahtuvuslikult tunduma ja impedants kiiresti väheneb. Lõpuks, kui sagedus kasvab, langeb mahtuvuslik impedants väga väikese väärtuseni ja ferriidiraami impedants näib olevat puhtalt takistuslik.

Ferriidiraua valimise juhend

Nüüd, kui teil on vöö all ferriiteooria, on aeg valida üks oma seadme jaoks. See ei ole väga keeruline ja kui soovite teada, kuidas kujunduse jaoks ferriidist helmeid valida, peate lihtsalt pöörama tähelepanu helmeste spetsifikatsioonidele. Teil võib tekkida küsimus, kas ferriidihelmeid on minu kujunduse jaoks vaja? Nagu paljud tehnilised otsused, pole vastus nii lihtne. Kui

teate, et teie juhatus kogeb läbi viidud EMI-d kindla sagedusvahemiku piires ja peate neid sagedusi summutama, siis võib ferriidiraam olla teie disaini jaoks õige valik.

Ferriidi helmeste induktiivsest käitumisest lähtudes on loomulik järeldada, et ferriidi helmed nõrgestavad kõrgeid sagedusi ilma palju põhjalikumalt kaalumata. Ferriidi helmed ei käitu aga nagu lairiba madalpääsfilter, kuna need võivad aidata vaid teatud sagedusvahemiku nõrgendamisel. Peate valima ferriidiraami valiku ja lämbuma seal, kus teie soovimatud sagedused asuvad takistusvahemikus. Kui lähete pisut liiga madalale või pisut liiga kõrgele, ei anna rant soovitud efekti.

Enne oma disainile konkreetse ferriidiraua valimist peaksite kontrollima, kas tootja pakub teile ferriidiraua impedantsi ja koormusvoolu kõveraid. Ülekaalukalt on see parim vahend, mida saate kasutada, kui te pole kindel, kuidas ferriidirauda valida. Kui teie koormusvoolud on väga kõrged, peate valima ferriidiraami, mis suudab neid taluda ilma küllastumiseta ja kaotada impedantsi soovitud sagedusvahemikus.

Ettevaatust

Ferriidihelmed ja ferriidist drosselid on sisuliselt takistuslikud koormused kõrgetel sagedustel, mis tähendab, et need võivad põhjustada teie ringluses vähe probleeme. Helme paigutamisel peate mõtlema pingelangusele ja soojuse hajumisele.

Kõrgema pingega vooluahelate päevil polnud pingelangus kuigi suur asi. Nüüd on meil palju madala vooluahelaga pinge, mis võivad kasutada pinget alla 2 V. Nendel tasemetel ei saa te endale lubada palju kaotada. Ferriidist helmed põhjustavad tingimata alalispinge langust teie vooluringis. See ei pruugi tunduda kuigi palju, kuid kui teie integreeritud vooluahelad (IC-d) on lühikese suure voolu tõmbeseisundis, võib kaotus muutuda märkimisväärseks. Asetage ferriithelmed sinna, kus need ei põhjusta pingelanguse probleeme.

Kuna ferriitmaterjalid on suurtel sagedustel vastupidavad, hajutavad nad neeldunud energia soojusena. See kuumus pole tingimata teie PCB jaoks probleemiks, kui toitevooluliinil kasutatakse ferriidist õhuklappi, kuid see võib sellest muutuda, kui seda kasutatakse kõrgete sageduste hajutamiseks suurel voolul. Kui teie süsteem on eriti mürarikas ja helmes neelab palju kõrgeid sagedusi, võib see kuumus muutuda probleemiks. Võtke kindlasti arvesse helme soojuse hajumist.

Ferriidist helmed võivad olla üsna kasulikud, kuid ainult siis, kui saate täpselt aru, kuidas need töötavad. Pidage meeles, et need summutavad signaale üsna väikeses sagedusalas ja nende tõhusus sõltub temperatuurist ja koormusvoolust. Ferriidiraua parimaks kasutamiseks peaksite veenduma, et see vastab teie täpsetele kirjeldustele. Seejärel võtke raami paigutamisel kindlasti arvesse pingelangust ja kuumust.

Lisateabe saamiseks võtke meiega ühendust aadressil sales@xfullstar.com