Uporaba magnetnih kroglic pri EMC načrtovanju stikalnega napajanja
1 feritna komponenta za zatiranje elektromagnetnih motenj
Ferit je ferimagnetni material s kubično mrežno strukturo. Njen postopek izdelave in mehanske lastnosti so podobne keramiki, njena barva pa je sivo-črna. Vrsta magnetnega jedra, ki se pogosto uporablja v filtrih za elektromagnetne motnje, je feritni material. Mnogi proizvajalci zagotavljajo feritne materiale, ki se uporabljajo posebej za zatiranje elektromagnetnih motenj. Za ta material so značilne zelo visoke izgube pri visokih frekvencah. Za ferite, ki se uporabljajo za zatiranje elektromagnetnih motenj, sta najpomembnejša parametra delovanja magnetna prepustnost μ in gostota magnetnega pretoka nasičenja Bs. Magnetno prepustnost μ lahko izrazimo kot kompleksno število, realni del predstavlja induktivnost, imaginarni del pa izgubo, ki narašča z naraščanjem frekvence. Zato je njegovo ekvivalentno vezje zaporedno vezje, sestavljeno iz induktorja L in upora R. Tako L kot R sta funkciji frekvence. Ko gre žica skozi to feritno jedro, se oblikovana induktivna impedanca poveča z naraščanjem frekvence, vendar je njen mehanizem popolnoma drugačen pri različnih frekvencah.
V nizkofrekvenčnem pasu je impedanca sestavljena iz induktivne reaktanse induktorja. Pri nizki frekvenci je R zelo majhen in magnetna prepustnost magnetnega jedra je visoka, zato je induktivnost velika. L igra pomembno vlogo. Elektromagnetne motnje se odbijejo in zadušijo; in v tem času je magnetna izguba jedra majhna, celotna naprava pa je induktor z nizko izgubo in visokimi karakteristikami Q. S tem induktorjem je enostavno povzročiti resonanco. Zato se lahko v nizkofrekvenčnem pasu motnje včasih povečajo po uporabi feritnih kroglic.
V visokofrekvenčnem pasu je impedanca sestavljena iz komponent upora. Z naraščanjem frekvence se magnetna prepustnost magnetnega jedra zmanjša, kar povzroči zmanjšanje induktivnosti induktorja in zmanjšanje induktivne reaktančne komponente. Vendar se v tem času poveča izguba magnetnega jedra in komponenta upora poveča. , zaradi česar se skupna impedanca poveča. Ko visokofrekvenčni signali preidejo skozi ferit, se elektromagnetne motnje absorbirajo in pretvorijo v toplotno energijo ter razpršijo.
Komponente za zatiranje feritov se pogosto uporabljajo v tiskanih vezjih, daljnovodih in podatkovnih vodih. Če na vhodni konec napajalnega voda tiskanega vezja dodate komponento za dušenje ferita, je mogoče filtrirati visokofrekvenčne motnje. Feritni magnetni obroči ali magnetne kroglice se uporabljajo posebej za zatiranje visokofrekvenčnih in koničnih motenj na signalnih in električnih vodih. Prav tako ima sposobnost absorbiranja motenj impulzov elektrostatične razelektritve.
2 Načela in značilnosti magnetnih kroglic Ko tok teče skozi žico v osrednji luknji, se znotraj magnetne kroglice ustvari krožna magnetna sled. Ferite, ki se uporabljajo za nadzor EMI, je treba oblikovati tako, da večino magnetnega pretoka odvajajo kot toploto v materialu. Ta pojav je mogoče simulirati s serijsko kombinacijo induktorja in upora. kot je prikazano na sliki 2
Številčne vrednosti obeh komponent so sorazmerne z dolžino magnetnih kroglic, dolžina magnetnih kroglic pa pomembno vpliva na učinek zatiranja. Večja kot je dolžina magnetnih kroglic, boljši je učinek zatiranja. Ker je energija signala magnetno sklopljena z magnetnimi kroglicami, se reaktanca in upornost induktorja povečujeta z naraščanjem frekvence. Učinkovitost magnetne sklopke je odvisna od magnetne prepustnosti materiala kroglice glede na zrak. Običajno se lahko izguba feritnega materiala, ki sestavlja magnetne kroglice, izrazi kot kompleksna količina z njegovo magnetno prepustnostjo glede na zrak.
Magnetni materiali pogosto uporabljajo to razmerje za karakterizacijo izgubnega kota. Komponente, ki se uporabljajo za zatiranje elektromagnetnih motenj, zahtevajo velik izgubni kot, kar pomeni, da se bo večina motenj razpršila brez odboja. Raznolikost razpoložljivih feritnih materialov, ki so trenutno na voljo, ponuja oblikovalcem široko paleto možnosti za uporabo magnetnih kroglic v različnih situacijah.
