novaĵoj

Ofta situacio: dezajninĝeniero enigas feritan bidon en cirkviton spertantan EMC-problemojn, nur por trovi ke la bido efektive plimalbonigas nedeziratan bruon.Kiel tio povus esti?Ĉu feritaj bidoj ne devus forigi bruan energion sen plimalbonigi la problemon?
La respondo al ĉi tiu demando estas sufiĉe simpla, sed ĝi eble ne estas vaste komprenata krom tiuj, kiuj pasigas la plej grandan parton de la tempo solvante EMI-problemojn. Simple dirite, feritaj bidoj ne estas feritaj bidoj, ne feritaj bidoj, ktp. Plej multaj fabrikantoj de feritaj bidoj provizas tabelo, kiu listigas ilian partnumeron, impedancon je iu donita frekvenco (kutime 100 MHz), DC-rezisto (DCR), maksimuma taksita kurento kaj iuj dimensioj Informoj (vidu Tabelon 1).Ĉio estas preskaŭ norma.Kio ne estas montrita en la datumoj. folio estas la materiala informo kaj la respondaj frekvencaj agado-karakterizaĵoj.
Feritaj bidoj estas pasiva aparato, kiu povas forigi bruan energion de la cirkvito en formo de varmo.Magnetaj bidoj generas impedancon en larĝa frekvenca gamo, tiel forigante ĉion aŭ parton de la nedezirata brua energio en ĉi tiu frekvenca gamo.Por DC-tensio-aplikoj ( kiel ekzemple la Vcc-linio de IC), estas dezirinde havi malaltan DC-rezistvaloron por eviti grandajn potencperdojn en la postulata signalo kaj/aŭ tensio aŭ kurentfonto (I2 x DCR-perdo).Tamen, estas dezirinde havi alta impedanco en certaj difinitaj frekvencaj gamoj. Sekve, la impedanco rilatas al la materialo uzata (permeablo), la grandeco de la ferrita bido, la nombro da volvaĵoj kaj la volvaĵa strukturo. Evidente, en difinita loĝejo grandeco kaj specifa materialo uzata. , ju pli da volvaĵoj, des pli alta la impedanco, sed ĉar la fizika longo de la interna bobeno estas pli longa, tio ankaŭ produktos pli altan DC-reziston.La taksita kurento de ĉi tiu komponanto estas inverse proporcia al sia DC-rezisto.
Unu el la bazaj aspektoj de uzado de feritaj bidoj en EMI-aplikoj estas, ke la komponanto devas esti en la rezista fazo.Kion ĝi signifas? Simple dirite, tio signifas, ke "R" (AC-rezisto) devas esti pli granda ol "XL" (indukta). reaktanco).Je frekvencoj kie XL> R (pli malalta frekvenco), la komponanto pli similas induktilon ol rezistilon.Je la frekvenco de R> XL, la parto kondutas kiel rezistilo, kio estas bezonata karakterizaĵo de feritaj bidoj.La frekvenco ĉe kiu "R" iĝas pli granda ol "XL" estas nomita la "interkruciĝo" frekvenco. Ĉi tio estas montrita en Figuro 1, kie la interkruciĝofrekvenco estas 30 MHz en ĉi tiu ekzemplo kaj estas markita per ruĝa sago.
Alia maniero rigardi ĉi tion estas laŭ tio, kion la komponanto efektive faras dum siaj induktancaj kaj rezistaj fazoj. Kiel ĉe aliaj aplikoj, kie la impedanco de la induktoro ne kongruas, parto de la envenanta signalo estas reflektita reen al la fonto. Ĉi tio povas. provizi iun protekton por la sentema ekipaĵo sur la alia flanko de la ferrita bido, sed ĝi ankaŭ enkondukas "L" en la cirkvito, kiu povas kaŭzi resonanco kaj oscilado (sonado).Tial, kiam la magnetaj bidoj estas ankoraŭ indukta en naturo, parto de la brua energio estos reflektita kaj parto de la brua energio pasos, depende de la induktanco kaj impedanco valoroj.
Kiam la ferrita bido estas en sia rezista fazo, la komponanto kondutas kiel rezistilo, do ĝi blokas bruan energion kaj sorbas tiun energion de la cirkvito, kaj sorbas ĝin en formo de varmo.Kvankam konstruita en la sama maniero kiel kelkaj induktoroj, uzante la sama procezo, produktadlinio kaj teknologio, maŝinaro, kaj iuj el la samaj komponaj materialoj, feritaj bidoj uzas perdajn feritajn materialojn, dum induktoroj uzas malaltperdan feran oksigenan materialon. Ĉi tio estas montrita en la kurbo en la figuro 2.
La figuro montras [μ''], kiu reflektas la konduton de la perda ferrita bildmaterialo.
La fakto, ke la impedanco estas donita ĉe 100 MHz, ankaŭ estas parto de la elektoproblemo. En multaj kazoj de EMI, la impedanco ĉe ĉi tiu ofteco estas sensignifa kaj misgvida. La valoro de ĉi tiu "punkto" ne indikas ĉu la impedanco pliiĝas, malpliiĝas. , fariĝas plata, kaj la impedanco atingas sian maksimuman valoron ĉe ĉi tiu frekvenco, kaj ĉu la materialo ankoraŭ estas en sia indukta fazo aŭ transformiĝis en sian rezistan fazon.Fakte, multaj feritaj bidoj-provizantoj uzas multoblajn materialojn por la sama ferita bido, aŭ almenaŭ kiel montrite en la datumfolio.Vidu Figuron 3.Ĉiuj 5 kurboj en ĉi tiu figuro estas por malsamaj 120 ohmaj feritaj bidoj.
Tiam, kion la uzanto devas akiri estas la impedanckurbo montranta la frekvenckarakterizaĵojn de la ferrita bido. Ekzemplo de tipa impedanckurbo estas montrita en Figuro 4.
Figuro 4 montras tre gravan fakton.Ĉi tiu parto estas indikita kiel 50 ohm-ferrita bido kun frekvenco de 100 MHz, sed ĝia interkruciĝofrekvenco estas ĉirkaŭ 500 MHz, kaj ĝi atingas pli ol 300 ohmojn inter 1 kaj 2,5 GHz. Denove, nur rigardante la datumfolion ne sciigos tion al la uzanto kaj povas esti misgvida.
Kiel montrite en la figuro, la propraĵoj de la materialoj varias.Estas multaj variantoj de ferito uzataj por fari feritajn bidojn.Kelkaj materialoj estas alta perdo, larĝbendo, altfrekvenco, malalta enmetperdo ktp.Figuro 5 montras la ĝeneralan grupigon per aplika frekvenco kaj impedanco.
Alia ofta problemo estas, ke dizajnistoj de cirkvittabulo foje estas limigitaj al la elekto de feritaj bidoj en sia aprobita komponenta datumbazo.Se la kompanio havas nur kelkajn feritajn bidojn kiuj estis aprobitaj por uzo en aliaj produktoj kaj estas konsiderataj kontentigaj, en multaj kazoj, ne necesas taksi kaj aprobi aliajn materialojn kaj partnumeroj.En la lastatempa pasinteco, tio plurfoje kaŭzis iujn plimalbonigajn efikojn de la originala EMI-brua problemo priskribita supre.La antaŭe efika metodo povas esti aplikebla al la sekva projekto, aŭ ĝi eble ne efikas.Vi ne povas simple sekvi la EMI-solvon de la antaŭa projekto, precipe kiam la ofteco de la postulata signalo ŝanĝiĝas aŭ la ofteco de eblaj radiaj komponantoj kiel horloĝaj ekipaĵoj ŝanĝiĝas.
Se vi rigardas la du impedanckurbojn en Figuro 6, vi povas kompari la materiajn efikojn de du similaj elektitaj partoj.
Por ĉi tiuj du komponentoj, la impedanco ĉe 100 MHz estas 120 ohmoj.Por la parto maldekstre, uzante la "B" materialon, la maksimuma impedanco estas ĉirkaŭ 150 ohmoj, kaj ĝi realiĝas je 400 MHz.Por la parto dekstre. , uzante la "D" materialon, la maksimuma impedanco estas 700 ohmoj, kiu estas atingita je proksimume 700 MHz.Sed la plej granda diferenco estas la interkruciĝofrekvenco. La ultra-alta perdo "B" materialo transiras je 6 MHz (R> XL) , dum la tre altfrekvenca "D" materialo restas indukta je ĉirkaŭ 400 MHz.Kiu parto estas la ĝusta por uzi?Ĝi dependas de ĉiu individua aplikaĵo.
Figuro 7 montras ĉiujn komunajn problemojn, kiuj okazas kiam la malĝustaj feritaj bidoj estas elektitaj por subpremi EMI.La nefiltrita signalo montras 474.5 mV subŝton sur 3.5V, 1 uS-pulso.
En la rezulto de uzado de altperda tipa materialo (centra intrigo), la subpaĝo de la mezurado pliiĝas pro la pli alta interkruciĝo-frekvenco de la parto. La signala subŝovo pliiĝis de 474,5 mV al 749,8 mV. La Super High Loss-materialo havas malalta interkruciĝo-frekvenco kaj bona rendimento. Ĝi estos la ĝusta materialo por uzi en ĉi tiu aplikaĵo (bildo dekstre). La suba ŝoto uzante ĉi tiun parton estas reduktita al 156,3 mV.
Ĉar la rekta kurento tra la bidoj pliiĝas, la kernmaterialo komencas saturi.Por induktoroj, tio estas nomita satura kurento kaj estas specifita kiel procenta falo en la indukta valoro.Por feritaj bidoj, kiam la parto estas en la rezista fazo, la efiko de saturiĝo estas reflektita en la malkresko de impedancvaloro kun ofteco. Ĉi tiu falo en impedanco reduktas la efikecon de la feritaj bidoj kaj ilian kapablon forigi EMI (AC) bruon.Figuro 8 montras aron de tipaj DC-biaskurboj por feritaj bidoj.
En ĉi tiu figuro, la ferrita perlo estas taksita je 100 ohmoj je 100 MHz. Ĉi tio estas la tipa mezurita impedanco kiam la parto ne havas DC-fluon. Tamen, oni povas vidi, ke post kiam DC-kurento estas aplikata (ekzemple, por IC VCC). enigo), la efika impedanco falas akre. En la supra kurbo, por kurento de 1,0 A, la efektiva impedanco ŝanĝiĝas de 100 ohmoj al 20 ohmoj.100 MHz.Eble ne tro kritika, sed io, kion la projektinĝeniero devas atenti.Simile, uzante nur la elektrajn karakterizajn datumojn. de la komponanto en la datumfolio de la provizanto, la uzanto ne konscios pri ĉi tiu DC-bias-fenomeno.
Kiel altfrekvencaj RF-induktoroj, la bobena direkto de la interna bobeno en la ferrita bido havas grandan influon sur la frekvencaj karakterizaĵoj de la bido.Bobena direkto ne nur influas la rilaton inter impedanco kaj frekvenca nivelo, sed ankaŭ ŝanĝas la frekvencan respondon. En figuro 9, du 1000 ohmaj feritaj bidoj estas montritaj kun la sama loĝgrandeco kaj la sama materialo, sed kun du malsamaj volvaĵkonfiguracioj.
La bobenoj de la maldekstra parto estas bobenitaj sur la vertikala ebeno kaj stakitaj en la horizontala direkto, kio produktas pli altan impedancon kaj pli altan frekvencan respondon ol la parto sur la dekstra flanko bobenita en la horizontala ebeno kaj stakitaj en la vertikala direkto. Ĉi tio estas parte pro tio. al la pli malalta kapacita reaktanco (XC) asociita kun la reduktita parazita kapacitanco inter la finterminalo kaj la interna bobeno. Pli malalta XC produktos pli altan mem-resonancan frekvencon, kaj tiam permesos al la impedanco de la ferrita bido daŭri pliiĝi ĝis ĝi. atingas pli altan mem-resonancan frekvencon, kiu estas pli alta ol la norma strukturo de la ferrita bindo La impedanca valoro.La kurboj de la supraj du 1000 ohmaj feritaj bidoj estas montritaj en Figuro 10.
Por plue montri la efikojn de ĝusta kaj malĝusta elekto de feritaj bidoj, ni uzis simplan testcirkviton kaj testan tabulon por pruvi la plej grandan parton de la supre diskutita enhavo.En Figuro 11, la testa tabulo montras la poziciojn de tri feritaj bidoj kaj la testpunktojn markitajn. "A", "B" kaj "C", kiuj situas je la distanco de la dissendila eligo (TX) aparato.
La signala integreco estas mezurita sur la eliga flanko de la feritaj bidoj en ĉiu el la tri pozicioj, kaj estas ripetita per du feritaj bidoj faritaj el malsamaj materialoj. La unua materialo, malaltfrekvenca perda "S" materialo, estis provita ĉe punktoj. "A", "B" kaj "C". Poste, pli alta ofteco "D" materialo estis uzata. La punkto-al-punktaj rezultoj uzante ĉi tiujn du feritajn bidojn estas montritaj en Figuro 12.
La "tra" nefiltrita signalo estas montrita en la meza vico, montrante iom da superpaŝo kaj subpaĝo sur la altiĝantaj kaj malkreskantaj randoj, respektive. Oni povas vidi, ke uzante la ĝustan materialon por la supraj testkondiĉoj, la malsupera frekvenca perda materialo montras bonan superfluon. kaj subpaŝa signal-plibonigo sur la altiĝantaj kaj mallevantaj randoj.Ĉi tiuj rezultoj estas montritaj en la supra vico de Figuro 12.La rezulto de uzado de altfrekvencaj materialoj povas kaŭzi sonoradon, kiu plifortigas ĉiun nivelon kaj pliigas la periodon de malstabileco.Ĉi tiuj testrezultoj estas montrata sur la malsupra vico.
Rigardante la plibonigon de EMI kun frekvenco en la rekomendita supra parto (Figuro 12) en la horizontala skanado montrita en Figuro 13, oni povas vidi, ke por ĉiuj frekvencoj, ĉi tiu parto signife reduktas EMI-pikojn kaj reduktas la totalan brunivelon je 30. al proksimume En la 350 MHz-intervalo, la akceptebla nivelo estas multe sub la EMI-limo elstarigita per la ruĝa linio. Ĉi tiu estas la ĝenerala reguliga normo por Klaso B-ekipaĵo (FCC Parto 15 en Usono). La "S" materialo uzata en feritaj bidoj estas specife uzata por ĉi tiuj pli malaltaj frekvencoj. Oni povas vidi, ke post kiam la frekvenco superas 350 MHz, la "S" materialo havas limigitan efikon al la originala, nefiltrita EMI-brua nivelo, sed ĝi reduktas gravan pikilon ĉe 750 MHz je ĉirkaŭ 6 dB. Se la ĉefa parto de la EMI-brua problemo estas pli alta ol 350 MHz, vi devas. pripensu la uzon de pli alta frekvenca ferritmaterialoj kies maksimuma impedanco estas pli alta en la spektro.
Kompreneble, ĉia sonorado (kiel montrita en la malsupra kurbo de Figuro 12) kutime povas esti evitita per reala agado-testado kaj/aŭ simulada programaro, sed estas esperate, ke ĉi tiu artikolo permesos al legantoj preteriri multajn oftajn erarojn kaj redukti la bezonon elektu la ĝustan feritan bidon Tempon, kaj disponigu pli "kleran" deirpunkton kiam feritaj bidoj estas necesaj por helpi solvi EMI-problemojn.
Fine, estas plej bone aprobi serion aŭ serion de feritaj bidoj, ne nur ununuran parton, por pli da elektoj kaj desegna fleksebleco. Oni devas rimarki, ke malsamaj provizantoj uzas malsamajn materialojn, kaj la frekvenca agado de ĉiu provizanto devas esti reviziita. , Precipe kiam multoblaj aĉetoj estas faritaj por la sama projekto.Estas iom facile fari tion la unuan fojon, sed post kiam la partoj estas eniritaj en la komponan datumbazon sub kontrolnumero, ili tiam povas esti uzataj ie ajn. La grava afero estas, ke la ofteco agado de partoj de malsamaj provizantoj estas tre simila por forigi la eblecon de aliaj aplikoj en la estonteco La problemo okazis.La plej bona maniero estas akiri similajn datumojn de malsamaj provizantoj, kaj almenaŭ havi impedanckurbon. Ĉi tio ankaŭ certigos, ke la ĝustaj feritaj bidoj estas uzataj por solvi vian EMI-problemon.
Chris Burket laboras ĉe TDK ekde 1995 kaj nun estas altranga aplikaĵa inĝeniero, subtenanta grandan nombron da pasivaj komponantoj.Li okupiĝis pri produkta dezajno, teknika vendo kaj merkatado.Mr. Burket skribis kaj publikigis teknikajn artikolojn en multaj forumoj.Mr. Burket akiris tri usonajn patentojn pri optikaj/mekanikaj ŝaltiloj kaj kondensiloj.
In Compliance estas la ĉefa fonto de novaĵoj, informoj, edukado kaj inspiro por profesiuloj pri elektra kaj elektronika inĝenierado.
Aerospace Automotive Communications Consumer Electronics Education Energio kaj Potenco Industrio Informa Teknologio Medicina Milita kaj Nacia Defendo