Kondensatorët e filtrit, induktorët me modalitet të përbashkët dhe rruazat magnetike janë figura të zakonshme në qarqet e projektimit të përputhshmërisë elektromagnetike dhe janë gjithashtu tre mjete të fuqishme për të eliminuar ndërhyrjen elektromagnetike.
Për rolin e këtyre të treve në qark, besoj se ka shumë inxhinierë që nuk e kuptojnë, artikulli nga dizajni i një analize të detajuar të parimit të eliminimit të tre më të mprehtave të EMC-së.
1. Kondensator filtri
Edhe pse rezonanca e kondensatorit është e padëshirueshme nga pikëpamja e filtrimit të zhurmës me frekuencë të lartë, rezonanca e kondensatorit nuk është gjithmonë e dëmshme.
Kur përcaktohet frekuenca e zhurmës që do të filtrohet, kapaciteti i kondensatorit mund të rregullohet në mënyrë që pika rezonante të bjerë pikërisht mbi frekuencën e shqetësimit.
Në inxhinierinë praktike, frekuenca e zhurmës elektromagnetike që duhet të filtrohet është shpesh aq e lartë sa qindra MHz, ose edhe më shumë se 1 GHz. Për një zhurmë të tillë elektromagnetike me frekuencë të lartë, është e nevojshme të përdoret një kondensator me bërthamë për ta filtruar në mënyrë efektive.
Arsyeja pse kondensatorët e zakonshëm nuk mund të filtrojnë në mënyrë efektive zhurmën me frekuencë të lartë është për dy arsye:
(1) Një arsye është se induktanca e përçuesit të kondensatorit shkakton rezonancë të kondensatorit, e cila paraqet një impedancë të madhe ndaj sinjalit të frekuencës së lartë dhe dobëson efektin e anashkalimit të sinjalit të frekuencës së lartë;
(2) Një arsye tjetër është se kapaciteti parazitar midis telave që bashkojnë sinjalin me frekuencë të lartë, duke zvogëluar efektin e filtrimit.
Arsyeja pse kondensatori me bërthamë mund të filtrojë në mënyrë efektive zhurmën me frekuencë të lartë është se kondensatori me bërthamë jo vetëm që nuk ka problemin që induktanca e plumbit shkakton që frekuenca e rezonancës së kondensatorit të jetë shumë e ulët.
Dhe kondensatori me bërthamë të kalueshme mund të instalohet direkt në panelin metalik, duke përdorur panelin metalik për të luajtur rolin e izolimit të frekuencës së lartë. Megjithatë, kur përdoret kondensatori me bërthamë të kalueshme, problemi që duhet t'i kushtohet vëmendje është problemi i instalimit.
Dobësia më e madhe e kondensatorit me bërthamë është frika nga temperatura e lartë dhe ndikimi i temperaturës, gjë që shkakton vështirësi të mëdha gjatë saldimit të kondensatorit me bërthamë në panelin metalik.
Shumë kondensatorë dëmtohen gjatë saldimit. Sidomos kur një numër i madh kondensatorësh kryesorë duhet të instalohen në panel, për sa kohë që ka një dëmtim, është e vështirë të riparohet, sepse kur kondensatori i dëmtuar hiqet, do të shkaktojë dëmtime në kondensatorët e tjerë aty pranë.
2. Induktanca e modalitetit të përbashkët
Meqenëse problemet me të cilat përballet EMC janë kryesisht ndërhyrjet në modalitetin e zakonshëm, induktorët në modalitetin e zakonshëm janë gjithashtu një nga komponentët tanë të fuqishëm që përdoren zakonisht.
Induktori i modalitetit të përbashkët është një pajisje shtypëse e ndërhyrjes në modalitetin e përbashkët me ferrit si bërthamë, e cila përbëhet nga dy spirale me të njëjtën madhësi dhe të njëjtin numër kthesash të mbështjella në mënyrë simetrike në të njëjtën bërthamë magnetike të unazës së ferritit për të formuar një pajisje me katër terminale, e cila ka një efekt të madh shtypjeje të induktancës për sinjalin e modalitetit të përbashkët dhe një induktancë të vogël rrjedhjeje për sinjalin e modalitetit diferencial.
Parimi është që kur rrjedh rryma e modës së përbashkët, fluksi magnetik në unazën magnetike mbivendoset me njëri-tjetrin, duke pasur kështu një induktancë të konsiderueshme, e cila pengon rrymën e modës së përbashkët, dhe kur dy mbështjelljet rrjedhin përmes rrymës së modës diferenciale, fluksi magnetik në unazën magnetike anulon njëra-tjetrën, dhe pothuajse nuk ka induktancë, kështu që rryma e modës diferenciale mund të kalojë pa dobësim.
Prandaj, induktori i modalitetit të përbashkët mund të shtypë në mënyrë efektive sinjalin e ndërhyrjes së modalitetit të përbashkët në linjën e ekuilibruar, por nuk ka efekt në transmetimin normal të sinjalit të modalitetit diferencial.
Induktorët me modalitet të përbashkët duhet të plotësojnë kërkesat e mëposhtme kur prodhohen:
(1) Telat e mbështjellë në bërthamën e bobinës duhet të izolohen për të siguruar që të mos ketë qark të shkurtër prishjeje midis kthesave të bobinës nën veprimin e mbitensionit të menjëhershëm;
(2) Kur bobina rrjedh nëpër rrymën e madhe të menjëhershme, bërthama magnetike nuk duhet të jetë e ngopur;
(3) Bërthama magnetike në bobinë duhet të izolohet nga bobina për të parandaluar prishjen midis të dyjave nën veprimin e mbitensionit të menjëhershëm;
(4) Bobina duhet të mbështillet në një shtresë të vetme sa më shumë që të jetë e mundur, në mënyrë që të zvogëlohet kapaciteti parazitar i bobinës dhe të rritet aftësia e bobinës për të transmetuar mbitension kalimtar.
Në rrethana normale, ndërsa i kushtojmë vëmendje përzgjedhjes së brezit të frekuencës së kërkuar për filtrim, sa më e madhe të jetë impedanca e modalitetit të përbashkët, aq më mirë, kështu që duhet të shikojmë të dhënat e pajisjes kur zgjedhim induktorin e modalitetit të përbashkët, kryesisht sipas kurbës së frekuencës së impedancës.
Përveç kësaj, kur zgjidhni, kushtojini vëmendje ndikimit të impedancës së modalitetit diferencial në sinjal, duke u përqendruar kryesisht në impedancën e modalitetit diferencial, duke i kushtuar vëmendje veçanërisht porteve me shpejtësi të lartë.
3. Rruazë magnetike
Në procesin e projektimit të qarkut dixhital EMC të produktit, ne shpesh përdorim rruaza magnetike, materiali ferrit është aliazh hekur-magnez ose aliazh hekur-nikel, ky material ka një përshkueshmëri të lartë magnetike, ai mund të jetë induktor midis mbështjelljes së spirales në rastin e frekuencës së lartë dhe rezistencës së lartë të gjeneruar një kapacitet minimal.
Materialet ferrite përdoren zakonisht në frekuenca të larta, sepse në frekuenca të ulëta karakteristikat e tyre kryesore të induktancës e bëjnë humbjen në linjë shumë të vogël. Në frekuenca të larta, ato janë kryesisht raporte të karakteristikave të reaktancës dhe ndryshojnë me frekuencën. Në zbatimet praktike, materialet ferrite përdoren si dobësues të frekuencës së lartë për qarqet me frekuencë radio.
Në fakt, ferriti është më mirë ekuivalent me paralelen e rezistencës dhe induktancës, rezistenca shkurtohet nga induktori në frekuencë të ulët, dhe impedanca e induktorit bëhet mjaft e lartë në frekuencë të lartë, në mënyrë që rryma të kalojë nëpër rezistencë.
Ferriti është një pajisje konsumuese në të cilën energjia me frekuencë të lartë shndërrohet në energji nxehtësie, e cila përcaktohet nga karakteristikat e saj të rezistencës elektrike. Sferat magnetike të ferritit kanë karakteristika më të mira filtrimi me frekuencë të lartë sesa induktorët e zakonshëm.
Ferriti është rezistent në frekuenca të larta, ekuivalent me një induktor me një faktor cilësie shumë të ulët, kështu që mund të mbajë një impedancë të lartë në një diapazon të gjerë frekuencash, duke përmirësuar kështu efikasitetin e filtrimit të frekuencave të larta.
Në brezin e frekuencave të ulëta, impedanca përbëhet nga induktanca. Në frekuenca të ulëta, R është shumë i vogël, dhe përshkueshmëria magnetike e bërthamës është e lartë, kështu që induktanca është e madhe. L luan një rol të madh, dhe ndërhyrja elektromagnetike shtypet nga reflektimi. Dhe në këtë kohë, humbja e bërthamës magnetike është e vogël, e gjithë pajisja ka humbje të ulët, karakteristikat Q të larta të induktorit, ky induktor është i lehtë për të shkaktuar rezonancë, kështu që në brezin e frekuencave të ulëta, ndonjëherë mund të ketë ndërhyrje të shtuara pas përdorimit të sferave magnetike të ferritit.
Në brezin e frekuencave të larta, impedanca përbëhet nga komponentë të rezistencës. Ndërsa frekuenca rritet, përshkueshmëria e bërthamës magnetike zvogëlohet, duke rezultuar në një ulje të induktansës së induktorit dhe një ulje të komponentës së reaktancës induktive.
Megjithatë, në këtë kohë, humbja e bërthamës magnetike rritet, përbërësi i rezistencës rritet, duke rezultuar në një rritje të impedancës totale, dhe kur sinjali me frekuencë të lartë kalon nëpër ferrit, ndërhyrja elektromagnetike absorbohet dhe shndërrohet në formën e shpërndarjes së nxehtësisë.
Komponentët e shtypjes së ferritit përdoren gjerësisht në qarqet e shtypura, linjat e energjisë dhe linjat e të dhënave. Për shembull, një element shtypjeje i ferritit shtohet në skajin hyrës të kabllit të energjisë të pllakës së shtypur për të filtruar ndërhyrjet me frekuencë të lartë.
Unaza magnetike e ferritit ose rruaza magnetike përdoret posaçërisht për të shtypur ndërhyrjet me frekuencë të lartë dhe ndërhyrjet maksimale në linjat e sinjalit dhe linjat e energjisë, dhe gjithashtu ka aftësinë të thithë ndërhyrjet e pulsit të shkarkimit elektrostatik. Përdorimi i rruazave magnetike të çipit ose induktorëve të çipit varet kryesisht nga zbatimi praktik.
Induktorët e çipave përdoren në qarqet rezonante. Kur duhet të eliminohet zhurma e panevojshme EMI, përdorimi i sferave magnetike të çipave është zgjidhja më e mirë.
Zbatimi i rruazave magnetike të çipave dhe induktorëve të çipave
Induktorët e çipave:Komunikime me frekuencë radioje (RF) dhe pa tel, pajisje të teknologjisë së informacionit, detektorë radarësh, elektronikë automobilistike, telefona celularë, pagerë, pajisje audio, asistentë dixhitalë personalë (PDA), sisteme telekomandë pa tel dhe module furnizimi me energji me tension të ulët.
Rruaza magnetike me çip:Qarqet gjeneruese të orës, filtrimi midis qarqeve analoge dhe dixhitale, lidhësit e brendshëm të hyrjes/daljes I/O (si portet seriale, portet paralele, tastierat, mausët, telekomunikacionet në distanca të gjata, rrjetet lokale), qarqet RF dhe pajisjet logjike të ndjeshme ndaj ndërhyrjeve, filtrimi i ndërhyrjeve të përçuara me frekuencë të lartë në qarqet e furnizimit me energji, kompjuterët, printerat, regjistruesit video (VCR), shtypja e zhurmës EMI në sistemet televizive dhe telefonat celularë.
Njësia e rruazës magnetike është ohm, sepse njësia e rruazës magnetike është nominale në përputhje me impedancën që prodhon në një frekuencë të caktuar, dhe njësia e impedancës është gjithashtu ohm.
FLETA E TË DHËNAVE të rruazave magnetike në përgjithësi do të ofrojë karakteristikat e frekuencës dhe impedancës së kurbës, përgjithësisht 100MHz si standard, për shembull, kur frekuenca është 100MHz kur impedanca e rruazës magnetike është ekuivalente me 1000 ohm.
Për brezin e frekuencave që duam të filtrojmë, duhet të zgjedhim që sa më e madhe të jetë impedanca e rruazës magnetike, aq më mirë, zakonisht zgjedhim impedancë 600 ohm ose më shumë.
Përveç kësaj, kur zgjidhni rruaza magnetike, është e nevojshme t'i kushtoni vëmendje fluksit të rruazave magnetike, i cili në përgjithësi duhet të deratohet me 80%, dhe ndikimi i impedancës DC në rënien e tensionit duhet të merret në konsideratë kur përdoret në qarqet e energjisë.
Koha e postimit: 24 korrik 2023
