Capacitores de filtro, indutores de modo comum e esferas magnéticas são figuras comuns em circuitos de projeto EMC e também são três ferramentas poderosas para eliminar interferência eletromagnética.
Para o papel desses três no circuito, acredito que muitos engenheiros não entendem, o artigo do projeto de uma análise detalhada do princípio de eliminação dos três EMC mais nítidos.
1.Capacitor de filtro
Embora a ressonância do capacitor seja indesejável do ponto de vista da filtragem do ruído de alta frequência, a ressonância do capacitor nem sempre é prejudicial.
Quando a frequência do ruído a ser filtrado é determinada, a capacidade do capacitor pode ser ajustada de modo que o ponto ressonante caia apenas na frequência de perturbação.
Na engenharia prática, a frequência do ruído eletromagnético a ser filtrado costuma chegar a centenas de MHz ou até mais de 1 GHz. Para esse ruído eletromagnético de alta frequência, é necessário usar um capacitor de núcleo para filtrar com eficácia.
A razão pela qual os capacitores comuns não conseguem filtrar com eficácia o ruído de alta frequência é devido a dois motivos:
(1) Uma razão é que a indutância do condutor do capacitor causa ressonância do capacitor, que apresenta uma grande impedância ao sinal de alta frequência e enfraquece o efeito de desvio do sinal de alta frequência;
(2) Outro motivo é que a capacitância parasita entre os fios que acoplam o sinal de alta frequência, reduzindo o efeito de filtragem.
A razão pela qual o capacitor de núcleo direto pode filtrar efetivamente o ruído de alta frequência é que o capacitor de núcleo direto não apenas não tem o problema de que a indutância do condutor faz com que a frequência de ressonância do capacitor seja muito baixa.
E o capacitor passante pode ser instalado diretamente no painel de metal, usando o painel de metal para desempenhar o papel de isolamento de alta frequência. Porém, ao usar o capacitor passante, o problema a se prestar atenção é o problema de instalação.
A maior fraqueza do capacitor passante é o medo da alta temperatura e do impacto da temperatura, o que causa grandes dificuldades na soldagem do capacitor passante ao painel metálico.
Muitos capacitores são danificados durante a soldagem. Principalmente quando um grande número de capacitores de núcleo precisa ser instalado no painel, desde que haja algum dano, é difícil reparar, pois quando o capacitor danificado for removido, causará danos a outros capacitores próximos.
2. Indutância de modo comum
Como os problemas que a EMC enfrenta são principalmente interferência de modo comum, os indutores de modo comum também são um de nossos componentes poderosos comumente usados.
O indutor de modo comum é um dispositivo de supressão de interferência de modo comum com ferrite como núcleo, que consiste em duas bobinas do mesmo tamanho e o mesmo número de voltas enroladas simetricamente no mesmo núcleo magnético de anel de ferrite para formar um dispositivo de quatro terminais, que tem um grande efeito de supressão de indutância para o sinal de modo comum e uma pequena indutância de vazamento para o sinal de modo diferencial.
O princípio é que quando a corrente de modo comum flui, o fluxo magnético no anel magnético se sobrepõe, tendo assim uma indutância considerável, o que inibe a corrente de modo comum, e quando as duas bobinas fluem através da corrente de modo diferencial, o fluxo magnético no anel magnético cancelam-se mutuamente e quase não há indutância, de modo que a corrente do modo diferencial pode passar sem atenuação.
Portanto, o indutor de modo comum pode efetivamente suprimir o sinal de interferência de modo comum na linha balanceada, mas não tem efeito na transmissão normal do sinal de modo diferencial.
Os indutores de modo comum devem atender aos seguintes requisitos quando são fabricados:
(1) Os fios enrolados no núcleo da bobina devem ser isolados para garantir que não haja curto-circuito entre as voltas da bobina sob a ação de sobretensão instantânea;
(2) Quando a bobina flui através da grande corrente instantânea, o núcleo magnético não deve estar saturado;
(3) O núcleo magnético da bobina deve ser isolado da bobina para evitar ruptura entre os dois sob a ação de sobretensão instantânea;
(4) A bobina deve ser enrolada em uma única camada, tanto quanto possível, de modo a reduzir a capacitância parasita da bobina e aumentar a capacidade da bobina de transmitir sobretensão transitória.
Em circunstâncias normais, prestando atenção à seleção da banda de frequência necessária para filtrar, quanto maior a impedância de modo comum, melhor, por isso precisamos observar os dados do dispositivo ao selecionar o indutor de modo comum, principalmente de acordo com o curva de frequência de impedância.
Além disso, ao selecionar, preste atenção ao impacto da impedância do modo diferencial no sinal, concentrando-se principalmente na impedância do modo diferencial, prestando atenção especialmente às portas de alta velocidade.
3. Conta magnética
No processo de design do circuito digital do produto EMC, muitas vezes usamos esferas magnéticas, o material de ferrite é uma liga de ferro-magnésio ou liga de ferro-níquel, este material tem uma alta permeabilidade magnética, ele pode ser o indutor entre o enrolamento da bobina no caso de alta frequência e alta resistência geraram capacitância mínima.
Os materiais de ferrita são normalmente usados em altas frequências, porque em baixas frequências suas principais características de indutância tornam a perda na linha muito pequena. Em altas frequências, são principalmente relações características de reatância e mudam com a frequência. Em aplicações práticas, os materiais de ferrite são utilizados como atenuadores de alta frequência para circuitos de radiofrequência.
Na verdade, a ferrita é melhor equivalente ao paralelo de resistência e indutância, a resistência é curto-circuitada pelo indutor em baixa frequência e a impedância do indutor torna-se bastante alta em alta frequência, de modo que toda a corrente passa pela resistência.
A ferrita é um dispositivo consumidor no qual a energia de alta frequência é convertida em energia térmica, que é determinada por suas características de resistência elétrica. Os grânulos magnéticos de ferrite têm melhores características de filtragem de alta frequência do que os indutores comuns.
A ferrita é resistiva em altas frequências, equivalente a um indutor com fator de qualidade muito baixo, portanto pode manter uma alta impedância em uma ampla faixa de frequência, melhorando assim a eficiência da filtragem de alta frequência.
Na banda de baixa frequência, a impedância é composta por indutância. Em baixa frequência, R é muito pequeno e a permeabilidade magnética do núcleo é alta, portanto a indutância é grande. L desempenha um papel importante e a interferência eletromagnética é suprimida pela reflexão. E neste momento, a perda do núcleo magnético é pequena, todo o dispositivo é de baixa perda, altas características Q do indutor, este indutor é fácil de causar ressonância, portanto, na banda de baixa frequência, às vezes pode haver interferência aprimorada após o uso de esferas magnéticas de ferrite.
Na banda de alta frequência, a impedância é composta por componentes de resistência. À medida que a frequência aumenta, a permeabilidade do núcleo magnético diminui, resultando numa diminuição na indutância do indutor e numa diminuição na componente de reatância indutiva.
Porém, neste momento, a perda do núcleo magnético aumenta, o componente de resistência aumenta, resultando em um aumento na impedância total, e quando o sinal de alta frequência passa pela ferrita, a interferência eletromagnética é absorvida e convertida na forma de dissipação de calor.
Os componentes de supressão de ferrite são amplamente utilizados em placas de circuito impresso, linhas de energia e linhas de dados. Por exemplo, um elemento de supressão de ferrite é adicionado à extremidade de entrada do cabo de alimentação da placa impressa para filtrar interferências de alta frequência.
O anel magnético de ferrite ou esfera magnética é especialmente usado para suprimir interferência de alta frequência e interferência de pico em linhas de sinal e linhas de energia, e também tem a capacidade de absorver interferência de pulso de descarga eletrostática. O uso de esferas magnéticas de chip ou indutores de chip depende principalmente da aplicação prática.
Indutores de chip são usados em circuitos ressonantes. Quando o ruído EMI desnecessário precisa ser eliminado, o uso de esferas magnéticas de chip é a melhor escolha.
Aplicação de esferas magnéticas de chip e indutores de chip
Indutores de chip:Radiofrequência (RF) e comunicações sem fio, equipamentos de tecnologia da informação, detectores de radar, eletrônicos automotivos, telefones celulares, pagers, equipamentos de áudio, assistentes digitais pessoais (PDAs), sistemas de controle remoto sem fio e módulos de fonte de alimentação de baixa tensão.
Contas magnéticas de chip:Circuitos geradores de relógio, filtragem entre circuitos analógicos e digitais, conectores internos de entrada/saída de E/S (como portas seriais, portas paralelas, teclados, mouses, telecomunicações de longa distância, redes locais), circuitos de RF e dispositivos lógicos suscetíveis a interferência, filtragem de interferências conduzidas de alta frequência em circuitos de alimentação, computadores, impressoras, gravadores de vídeo (VCRS), supressão de ruído EMI em sistemas de televisão e telefones celulares.
A unidade do cordão magnético é ohms, porque a unidade do cordão magnético é nominal de acordo com a impedância que produz em uma determinada frequência, e a unidade de impedância também é ohms.
O cordão magnético geralmente fornecerá as características de frequência e impedância da curva, geralmente 100 MHz como padrão, por exemplo, quando a frequência de 100 MHz quando a impedância do cordão magnético for equivalente a 1000 ohms.
Para a banda de frequência que queremos filtrar, precisamos escolher quanto maior a impedância do cordão magnético, melhor, geralmente escolhemos uma impedância de 600 ohms ou mais.
Além disso, ao selecionar esferas magnéticas, é necessário prestar atenção ao fluxo das esferas magnéticas, que geralmente precisa ser reduzido em 80%, e a influência da impedância CC na queda de tensão deve ser considerada quando usada em circuitos de potência.
Horário da postagem: 24 de julho de 2023
