کاربرد مهره های مغناطیسی در طراحی EMC منبع تغذیه سوئیچینگ
1 عنصر مهار EMI فریت
فریت یک ماده مغناطیسی آهنی با ساختار شبکه مکعبی است. فرآیند ساخت و خواص مکانیکی آن شبیه به سرامیک است، رنگ آن خاکستری مایل به سیاه است. فیلترهای EMI اغلب در یک کلاس از هسته مغناطیسی استفاده می شود که مواد فریت است، بسیاری از تولید کنندگان مواد فریت را به طور خاص برای سرکوب EMI ارائه می دهند. این ماده با اتلاف فرکانس بسیار زیاد مشخص می شود. برای فریت برای سرکوب EMI، مهمترین پارامترهای عملکردی نفوذپذیری μ و چگالی شار اشباع Bs هستند. نفوذپذیری μ را می توان به صورت یک عدد مختلط بیان کرد که بخش واقعی آن اندوکتانس را تشکیل می دهد و بخش خیالی نشان دهنده افت است که با فرکانس افزایش می یابد. بنابراین، مدار معادل آن یک مدار سری متشکل از یک سلف L و یک مقاومت R است. هر دو L و R تابع فرکانس هستند. هنگامی که یک سیم از این هسته فریت عبور می کند، امپدانس القایی حاصل به طور رسمی با فرکانس افزایش می یابد.
امپدانس القایی به طور رسمی با افزایش فرکانس افزایش می یابد، اما مکانیسم در فرکانس های مختلف کاملاً متفاوت است.
در باند فرکانس پایین، امپدانس توسط اندوکتانس اندوکتانس، فرکانس پایین R بسیار کوچک است، نفوذپذیری مغناطیسی هسته بالا است، بنابراین القایی بزرگ است، L نقش اصلی را در تداخل الکترومغناطیسی منعکس می کند. و سرکوب شد؛ و این بار، از دست دادن هسته کوچک است، کل دستگاه دارای ویژگی های اندوکتانس کم تلفات، Q بالا است، که مستعد تشدید است، بنابراین در باند فرکانس پایین، ممکن است زمان هایی وجود داشته باشد که استفاده از دانه های فریت پس از افزایش تداخل پدیده.
در باند فرکانس بالا، امپدانس از اجزای مقاومتی تشکیل شده است، با افزایش فرکانس، نفوذپذیری مغناطیسی هسته کاهش مییابد و در نتیجه اندوکتانس سلف کاهش مییابد، مولفه القایی کاهش مییابد، اما این بار تلفات کاهش مییابد. هسته افزایش مییابد، جزء مقاومتی افزایش مییابد و در نتیجه امپدانس کل افزایش مییابد وقتی سیگنالهای فرکانس بالا از طریق فریت، تداخل الکترومغناطیسی جذب شده و به شکل اتلاف انرژی حرارتی تبدیل میشود.
قطعات سرکوب کننده فریت به طور گسترده در بردهای مدار چاپی، خطوط برق و خطوط داده استفاده می شود. اگر یک عنصر سرکوب کننده فریت به انتهای ورودی خط برق یک برد مدار چاپی اضافه شود، تداخل فرکانس بالا را می توان فیلتر کرد. حلقه یا مهره مغناطیسی فریت که برای مهار خطوط سیگنال، خطوط برق در تداخل فرکانس بالا و تداخل سنبله اختصاص داده شده است، همچنین توانایی جذب تداخل پالس تخلیه الکترواستاتیک را دارد.
2 اصل و ویژگی های مهره مغناطیسی هنگامی که جریان از سوراخ مرکزی آن در سیم عبور می کند، جریان گردش داخلی مهره مغناطیسی کانال های مغناطیسی خواهد بود. هنگامی که یک فریت برای کنترل EMI فرموله می شود، باید بتوان بیشتر شار مغناطیسی را به صورت گرما در ماده دفع کرد. این پدیده را می توان با ترکیب سری یک سلف و یک مقاومت مدل سازی کرد. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است
بزرگی عددی دو مولفه مستقیماً با طول مهره متناسب است و طول مهره تأثیر قابل توجهی بر سرکوب دارد و طول مهره بلندتر باعث سرکوب بهتر می شود. همانطور که انرژی سیگنال به صورت مغناطیسی به مهره ها جفت می شود، راکتانس و مقاومت سلف با فرکانس افزایش می یابد. کارایی کوپلینگ مغناطیسی به نفوذپذیری مغناطیسی ماده مهره نسبت به هوا بستگی دارد. از دست دادن مواد فریت که به طور معمول مهره را تشکیل می دهد را می توان به عنوان یک کمیت پیچیده با نفوذپذیری آن نسبت به هوا بیان کرد.
مواد مغناطیسی اغلب با این نسبت به زاویه از دست دادن مشخص می شوند. یک زاویه تلفات بزرگ برای اجزای سرکوب کننده EMI مورد نیاز است، به این معنی که بیشتر تداخل از بین خواهد رفت.
این بدان معنی است که بیشتر تداخل از بین می رود و منعکس نمی شود. طیف گسترده ای از مواد فریت که امروزه در دسترس هستند، انتخاب گسترده ای از مهره ها را برای استفاده در کاربردهای مختلف به طراح می دهد.
