Як працюють феритові намистини та як правильно вибрати?

Що таке феритовий бісер і як працюють феритові намистини?

Ферритові кульки - це пасивні електронні компоненти, які можуть пригнічувати сигнали високої частоти на електромережі. Зазвичай вони розміщуються навколо пари мережі / заземлення, яка надходить на певний пристрій, наприклад, шнур живлення вашого ноутбука. Ці намистини працюють відповідно до закону Фарадея; магнітне ядро навколо провідника індукує задній ЕРС у присутності високочастотного сигналу, по суті послаблюючи реакцію частоти фериту.

Феррити є магнітними матеріалами, а розміщення цього матеріалу в феритовому затиску навколо лінії живлення / землі дозволяє забезпечити джерело індуктивного опору для сигналів, що проходять по лінії. Це може спокусити вас думати про них як про стандартний індуктор, але вони складніші за це. Насправді феритовий бісер є нелінійним компонентом; імпедансом, який він забезпечує, було зміна струму навантаження та падіння напруги через зміну фериту. Модель спрощеної схеми феритової намистини допоможе вам зрозуміти її частотні характеристики. Однак ці атрибути можуть змінюватися залежно від струму та температури.

Для чого використовуються феритові намистини?

Оскільки імпеданс феритового шару є індуктивним, ферритові кульки використовуються для ослаблення високочастотних сигналів в електронних компонентах. Оскільки феритовий дросель може бути розміщений на лінії електропередачі, що підключається до електронного пристрою, він може видаляти будь-який хибний високочастотний шум, присутній на електромережі, або який виводиться з джерела живлення постійного струму. Це використання феритового затискача є одним із багатьох способів придушити шум від джерела живлення, наприклад, від джерела живлення з переключеним режимом. Це застосування феритових кульок як феритового фільтра забезпечує придушення та усунення проведеної ЕМІ.

Серед різних феритових гранул, що використовуються як фільтр, шарик фільтрувального фільтра / електроживлення EMI, як правило, визначається для певного постійного струму. Струми, що перевищують вказане значення, можуть пошкодити компонент. Турбує те, що на цю межу різко впливає спека. З підвищенням температури номінальний струм швидко знижується. Номінальний струм також впливає на опір фериту. Зі збільшенням струму постійного струму феритовий куля «насичується» і втрачає індуктивність. При відносно великих струмах насичення може знизити опір феритових кульок до 90%.

Ферритовий бісер проти індуктора

Хоча ферритову бусинку можна моделювати як індуктор, вона не поводиться як типовий індуктор. Якщо вам цікаво, як виміряти поведінку феритової бусини проти поведінки індуктора, ви надішлете аналоговий сигнал через намистину і змітаєте частоту на кілька порядків. Якщо ви створите графік Bode для вимірювання частоти, що вимірюється для ферритової намистини, ви побачите, що ферритовий бісер забезпечує більш круте згортання на більш високих частотах порівняно з індуктором з подібною низькочастотною поведінкою.

Ферритовий шар може моделюватися як конденсатори та індуктори, а резистор паралельно, за допомогою цієї мережі RLC, з'єднаної з резистором серії. Серійний резистор кількісно визначає розмір пристрою

стійкість до струмів постійного струму. Індуктор в цій моделі являє собою первинну функцію феритових шариків, що ослаблюють високочастотні сигнали, тобто забезпечують індуктивний опір відповідно до закону Фарадея. Паралельний резистор у цій моделі пояснює втрати в вихрових струмах, що індукуються всередині феритової кульки на високих частотах. Нарешті, конденсатор у цій моделі пояснює природну паразитарну ємність компонента.

Дивлячись на криву опору феритового бісеру, ви можете бачити, що імпеданс, який в першу чергу є резистивним, надзвичайно високий лише у тонкій смузі. В цій тонкій смузі домінує індуктивність бісеру. На більш високих частотах імпеданс феритової кульки починає здаватися ємнісним і імпеданс швидко зменшується. Врешті-решт, у міру того, як частота продовжує зростати, ємнісний опір знизиться до дуже малого значення, а імпеданс феритового шару виявиться чисто резистивним.

Посібник з вибору феритового бісеру

Тепер, коли ви маєте теорію фериту під поясом, настав час вибрати її для свого пристрою. Це не дуже складно, і якщо ви хочете знати, як вибрати феритову намистину для дизайну, просто потрібно звернути увагу на характеристики бісеру. Вам може бути цікаво, чи потрібні феритові намистини для мого дизайну? Як і багато інженерних рішень, відповідь не такий простий. Якщо

ви знаєте, що ваша дошка відчує проведені EMI в певному діапазоні частот, і вам потрібно послабити ці частоти, то феритовий бісер може бути правильним вибором для вашої конструкції.

Виходячи з індуктивної поведінки феритових кульок, природно зробити висновок, що феритові кульки «ослаблюють високі частоти» без особливого розгляду. Однак феритові кульки не діють як широкосмуговий фільтр низьких частот, оскільки вони можуть лише допомогти послабити певний діапазон частот. Ви повинні вибрати виділення феритових кульок і заглушити там, де ваші небажані частоти знаходяться в його резистивному діапазоні. Якщо ви переходите трохи занадто низько або трохи занадто високо, намисто не матиме бажаного ефекту.

Перш ніж вибрати для вашої конструкції конкретну ферритову намистину, слід дізнатися, чи може виробник надати вам криві опору порівняно з навантажуючими струмами для ферритової кульки. На сьогоднішній день це найкращий інструмент, яким ви можете скористатися, якщо не знаєте, як вибрати феритову намистину. Якщо ваші струми навантаження дуже великі, вам потрібно вибрати феритову бусину, яка зможе витримати їх, не насичуючи і не втрачаючи їх імпедансу в потрібному діапазоні частот.

Застереження

Ферритові кульки та феритові дроселі - це, по суті, резистивні навантаження на високих частотах, а значить, вони можуть спричинити кілька проблем у вашому ланцюзі. Розміщуючи намистину, вам потрібно буде подумати про падіння напруги та відведення тепла.

За часів вищих ланцюгів напруги падіння напруги не було великою справою. Зараз у нас є безліч ланцюгів малої потужності, які можуть використовувати напруги внизу близько 2 В. На цих рівнях ви не можете дозволити собі втратити багато. Ферритові кульки обов'язково спричиняють падіння напруги постійного струму у вашому ланцюзі. Це може здатися не так вже й багато, але якщо ваші інтегральні схеми (ІС) мають короткий високий струм виведення, втрати можуть стати значними. Розмістіть ваші феритові кульки там, де вони не спричинить падіння напруги.

Оскільки феритові матеріали мають опір на високих частотах, вони в першу чергу розсіюють поглинуту енергію як тепло. Це нагрівання не обов'язково є проблемою для вашої друкованої плати, коли на лінії електроживлення використовується феритовий дросель, але він може стати таким, коли він використовується для розсіювання високих частот при сильному струмі. Якщо у вашій системі особливо шумно і бісер поглинає багато високих частот, це тепло може стати більшою проблемою. Обов’язково враховуйте тепловіддачу бісеру.

Ферритові кульки можуть бути досить корисними, але тільки якщо ви точно розумієте, як вони працюють. Пам’ятайте, що вони послаблюють сигнали у досить невеликій смузі, а їх ефективність залежить від температури та струму навантаження. Для найкращого використання феритової намистини слід переконатися, що вона відповідає вашим точним характеристикам. Потім, розміщуючи бісер, обов’язково враховуйте падіння напруги та нагрівання.

Для отримання додаткової інформації, будь ласка, зв'яжіться з нами за адресою sales@xfullstar.com