Egoera arrunta: diseinu-ingeniari batek ferrita ale bat sartzen du EMC arazoak dituen zirkuitu batean, soilik aleak benetan nahi ez den zarata okerragoa egiten duela aurkitzeko. Nola liteke hori? Ez al luke ferrita aleek zarata-energia desagerrarazi behar arazoa larriagotu gabe?
Galdera honen erantzuna nahiko erraza da, baina agian ez da oso ulergarria EMI arazoak konpontzen denbora gehiena ematen dutenentzat izan ezik. Besterik gabe, ferrita aleak ez dira ferrita aleak, ez ferrita aleak, etab. Ferrita aleen fabrikatzaile gehienek eskaintzen dute. beren pieza-zenbakia, inpedantzia maiztasun jakin batean (normalean 100 MHz), DC erresistentzia (DCR), gehienezko korronte nominala eta dimentsio batzuk zerrendatzen dituen taula bat. Informazioa (ikus 1. taula).Dena ia estandarra da.Datuetan agertzen ez dena. fitxa materialaren informazioa eta dagozkion maiztasun-errendimenduaren ezaugarriak dira.
Ferrita aleak bero moduan zirkuitutik zarata-energia ken dezaketen gailu pasiboa dira. Ale magnetikoek inpedantzia sortzen dute maiztasun-tarte zabal batean, eta horrela, maiztasun-tarte honetan nahi ez den zarata-energia osoa edo zati bat ezabatzen dute. DC tentsioko aplikazioetarako ( hala nola, IC baten Vcc lerroa), desiragarria da DC erresistentzia balio baxua izatea beharrezkoa den seinalean eta/edo tentsio edo korronte iturrian potentzia galera handiak ekiditeko (I2 x DCR galera).Hala ere, komeni da edukitzea. inpedantzia handia zehaztutako maiztasun-tarte jakin batzuetan.Hori dela eta, inpedantzia erabiltzen den materialarekin (iragazkortasuna), ferrita alearen tamainarekin, hariketa kopuruarekin eta harildura-egiturarekin erlazionatuta dago.Jakina, etxebizitzaren tamaina jakin batean eta erabilitako material zehatzarekin. , zenbat eta harilkatu gehiago, orduan eta inpedantzia handiagoa izango da, baina barneko bobinaren luzera fisikoa luzeagoa denez, horrek DC erresistentzia handiagoa ere sortuko du. Osagai honen korronte nominala bere DC erresistentziarekiko alderantziz proportzionala da.
EMI aplikazioetan ferrita aleak erabiltzearen oinarrizko alderdietako bat osagaiak erresistentzia fasean egon behar duela da. Zer esan nahi du? Besterik gabe, horrek esan nahi du "R" (AC erresistentzia) "XL" (induktiboa) baino handiagoa izan behar dela. erreaktantzia). XL> R (maiztasun baxuagoa) maiztasunetan, osagaia erresistentzia baino induktore baten antzekoa da. R> XL maiztasunean, piezak erresistentzia gisa jokatzen du, hau da ferrita aleen beharrezko ezaugarria. "R" "XL" baino handiagoa bihurtzen den maiztasuna "gurutzaketa" maiztasuna deitzen zaio. Hau 1. irudian ageri da, non gurutzadura-maiztasuna 30 MHz den adibide honetan eta gezi gorri batek markatzen duen.
Hau ikusteko beste modu bat osagaiak bere induktantzia- eta erresistentzia-faseetan benetan egiten duenaren araberakoa da. Induktorearen inpedantzia bat ez datorren beste aplikazio batzuetan bezala, sarrerako seinalearen zati bat iturrira islatzen da. ferrita alearen beste aldean dauden ekipamendu sentikorrei babes pixka bat eskaintzea, baina "L" ere sartzen du zirkuituan, eta horrek erresonantzia eta oszilazioa (eraztunketa) sor ditzake. Hori dela eta, ale magnetikoak oraindik indukziozkoak direnean, zati bat. zarataren energia islatuko da eta zarataren energiaren zati bat igaroko da, induktantzia eta inpedantzia balioen arabera.
Ferrita alea bere fase erresistentean dagoenean, osagaiak erresistentzia baten antzera jokatzen du, beraz, zarata-energia blokeatzen du eta zirkuituko energia hori xurgatzen du, eta bero moduan xurgatzen du.Induktore batzuen modu berean eraiki arren, erabiliz. prozesu bera, produkzio-lerroa eta teknologia, makineria eta osagai bereko material batzuk, ferrita-aleek galerak diren ferrita-materialak erabiltzen dituzte, induzitzaileek, berriz, galera baxuko burdina Oxigeno-materiala erabiltzen dute. Hau 2. irudiko kurban ageri da.
Irudiak [μ''] erakusten du, ferrita galeradun materialaren portaera islatzen duena.
Inpedantzia 100 MHz-etan ematen dela ere hautapen arazoaren parte da. EMI kasu askotan, maiztasun horretako inpedantzia ez da garrantzirik eta engainagarria. "Punto" honen balioak ez du adierazten inpedantzia handitzen den, txikitzen den ala ez. , laua bihurtzen da, eta inpedantzia bere balio gorenera iristen da maiztasun horretan, eta materiala oraindik bere induktantzia-fasean dagoen edo bere erresistentzia-fasean bihurtu den ala ez.Izan ere, ferrita aleen hornitzaile askok hainbat material erabiltzen dituzte ferrita-ale berarentzat, edo gutxienez datu-orrian ageri den moduan.Ikus 3. irudia.Irudi honetako 5 kurba guztiak 120 ohm-ko ferrita ale desberdinetarako dira.
Ondoren, erabiltzaileak lortu behar duena ferrita-alearen maiztasun-ezaugarriak erakusten dituen inpedantzia-kurba da.Inpedantzia-kurba tipiko baten adibidea ageri da 4. Irudian.
4. irudiak oso datu garrantzitsu bat erakusten du. Zati hau 100 MHz-ko maiztasuna duen 50 ohm-ko ferrita ale gisa izendatuta dago, baina bere gurutzatze-maiztasuna 500 MHz ingurukoa da, eta 1 eta 2,5 GHz artean 300 ohm baino gehiago lortzen ditu. Berriz ere, besterik ez. datu-orriari begiratuta ez dio erabiltzaileari horren berri emango eta engainagarria izan daiteke.
Irudian ikusten den bezala, materialen propietateak aldatu egiten dira. Ferrita aleak egiteko erabiltzen diren ferrita-aldaera asko daude.Material batzuk galera handia, banda zabala, maiztasun handia, txertatze-galera txikia eta abar dira.5. Irudian taldekatze orokorra erakusten da. aplikazioaren maiztasuna eta inpedantzia.
Ohiko beste arazo bat da zirkuitu-plaken diseinatzaileak batzuetan beren osagaien datu-basean ferrita aleak hautatzera mugatzen direla. Enpresak beste produktu batzuetan erabiltzeko onartu diren eta asegarritzat jotzen diren ferrita ale batzuk besterik ez baditu, kasu askotan, ez da beharrezkoa beste material eta pieza-zenbaki batzuk ebaluatu eta onartzea. Iragan hurbilean, horrek behin eta berriz ekarri ditu gorago deskribatutako jatorrizko EMI zarata-arazoaren efektu larrigarri batzuk. Aurretik eraginkorra den metodoa hurrengo proiekturako aplikagarria izan daiteke, edo Baliteke eraginkorra ez izatea. Ezin duzu aurreko proiektuko EMI irtenbidea besterik gabe jarraitu, batez ere beharrezkoa den seinalearen maiztasuna edo erloju-ekipoa bezalako erradiazioaren osagai potentzialen maiztasuna aldatzen denean.
6. irudiko bi inpedantzia-kurbei erreparatuz gero, antzeko bi zatiren efektu materialak aldera ditzakezu.
Bi osagai hauetarako, 100 MHz-ko inpedantzia 120 ohm-koa da. Ezkerreko zatirako, "B" materiala erabiliz, inpedantzia maximoa 150 ohmio ingurukoa da, eta 400 MHz-tan gauzatzen da. Eskuineko zatirako , "D" materiala erabiliz, inpedantzia maximoa 700 ohm-koa da, gutxi gorabehera 700 MHz-tan lortzen dena. Baina alderik handiena gurutzatze-maiztasuna da. "B" galera ultra-altuko materiala 6 MHz-tan igarotzen da (R> XL) , oso maiztasun handiko “D” materialak induktiboa izaten jarraitzen duen bitartean 400 MHz inguruan. Zein da erabili behar den zati zuzena? Aplikazio bakoitzaren araberakoa da.
7. irudiak EMI ezabatzeko ferrita ale okerrak hautatzen direnean gertatzen diren arazo arrunt guztiak erakusten ditu. Iragazi gabeko seinaleak 474,5 mV-ko undershoot erakusten du 3,5 V, 1 uS pultsu batean.
Galera handiko materiala erabiltzearen ondorioz (erdiko grafikoa), neurketaren undershoot-a handitzen da piezaren gurutzatze-maiztasun handiagoa dela eta. gurutzatze-maiztasun baxua eta errendimendu ona. Aplikazio honetan erabiltzeko material egokia izango da (eskuineko irudia). Zati hau erabiliz gero, 156,3 mV-ra murrizten da.
Perleen bidezko korronte zuzena handitzen den heinean, nukleoaren materiala asetzen hasten da. Induktoreei, horri saturazio-korronte deitzen zaio eta induktantzia-balioaren ehuneko jaitsiera gisa zehazten da. Ferrita perleentzat, pieza erresistentzia fasean dagoenean, saturazioaren eragina maiztasunarekin inpedantzia-balioaren jaitsieran islatzen da. Inpedantzia-jaitsiera honek ferrita-aleen eraginkortasuna eta EMI (AC) zarata ezabatzeko duten gaitasuna murrizten du. 8. Irudian ferrita-perleen DC alborapen-kurba tipikoen multzoa erakusten da.
Irudi honetan, ferrita alea 100 ohmiotan baloratzen da 100 MHz-tan. Hau da neurtutako inpedantzia tipikoa piezak korronte korronterik ez duenean. Hala ere, ikus daiteke behin korronte korronte bat aplikatuta (adibidez, IC VCCrako sarrera), inpedantzia eraginkorra nabarmen jaisten da. Goiko kurban, 1,0 A-ko korronte baterako, inpedantzia eraginkorra 100 ohmiotik 20 ohmiora aldatzen da.100 MHz. Agian ez da oso kritikoa, baina diseinu-ingeniariak arreta jarri behar dion zerbait. Era berean, ezaugarri elektrikoen datuak soilik erabiliz. hornitzailearen datu-orrian dagoen osagaiaren, erabiltzaileak ez du DC alborapenaren fenomeno honen berri izango.
Maiztasun handiko RF induktoreen antzera, ferrita alearen barruko bobinaren harilkatzeko noranzkoak eragin handia du alearen maiztasun-ezaugarrietan.Haizearen norabideak inpedantzia eta maiztasun-mailaren arteko erlazioa ez ezik, maiztasun-erantzuna ere aldatzen du. 9. Irudian, 1000 ohm-ko bi ferrita aleak agertzen dira, karkasaren tamaina eta material berdinarekin, baina bi harilkadura-konfigurazio ezberdinekin.
Ezkerreko zatiaren bobinak plano bertikalean zauritzen dira eta noranzko horizontalean pilatuta daude, eta horrek inpedantzia handiagoa eta maiztasun-erantzun handiagoa sortzen du eskuineko zatiak plano horizontalean zaurituta eta norabide bertikalean pilatuta. amaierako terminalaren eta barneko bobinaren arteko kapazitate parasito txikiarekin lotutako erreaktantzia kapazitate baxuagora (XC). XC baxuago batek auto-erresonantzia maiztasun handiagoa sortuko du, eta, ondoren, ferrita alearen inpedantzia handitzen jarraitzeko aukera emango du, arte. auto-erresonantzia-maiztasun handiago batera iristen da, hau da, ferrita alearen egitura estandarra baino handiagoa Inpedantzia-balioa.Goiko bi 1000 ohm-ko ferrita aleen kurbak 10. Irudian ageri dira.
Ferrita aleen hautapen zuzenaren eta okerren ondorioak gehiago erakusteko, proba-zirkuitu sinple bat eta proba-taula erabili ditugu goian aztertutako eduki gehienak erakusteko. "A", "B" eta "C", transmisorearen irteerako (TX) gailutik distantziara daudenak.
Seinalearen osotasuna ferrita aleen irteerako aldean neurtzen da hiru posizioetako bakoitzean, eta material ezberdinez egindako bi ferrita aleekin errepikatzen da. Lehenengo materiala, maiztasun baxuko galera "S" materiala, puntuetan probatu zen. “A”, “B” eta “C”.Ondoren, maiztasun handiagoko “D” materiala erabili zen. Bi ferrita ale hauek erabiliz puntuz puntuko emaitzak 12. Irudian ageri dira.
Iragazi gabeko "bidez" seinalea erdiko errenkadan bistaratzen da, goranzko eta jaisten diren ertzetan gainditze eta gutxitze batzuk erakutsiz, hurrenez hurren. Ikusten da goiko proba-baldintzetarako material egokia erabiliz, maiztasun txikiko galeraren materialak gainditze ona erakusten duela. eta beheranzko seinalearen hobekuntza goranzko eta beherako ertzetan.Emaitza hauek 12. irudiko goiko errenkadan agertzen dira.Maiztasun handiko materialak erabiltzearen emaitzak eraztunak eragin ditzake, eta horrek maila bakoitza areagotzen du eta ezegonkortasun aldia areagotzen du.Proba emaitza hauek dira. beheko lerroan agertzen da.
Gomendatutako goiko zatian (12. Irudia) EMI-ren hobekuntzari erreparatuz gero, 13. Irudian erakusten den eskaneatu horizontalean, ikus daiteke maiztasun guztietarako, zati honek nabarmen murrizten duela EMI iltzeak eta zarata maila orokorra murrizten duela 30. gutxi gorabehera 350 MHz-en barrutian, maila onargarria marra gorriak nabarmendutako EMI mugatik urrun dago. Hau da B Klaseko ekipoen arauzko estandar orokorra (FCC Part 15 Estatu Batuetan). Ferrita aleetan erabiltzen den "S" materiala berariaz erabiltzen da maiztasun baxuetarako. Ikusten da maiztasunak 350 MHz gainditzen dituenean, "S" materialak eragin mugatua du iragazi gabeko EMI zarata mailan, baina 750 MHz-ko erpin handi bat 6 dB inguru murrizten du. EMI zarata-arazoaren zati nagusia 350 MHz baino handiagoa bada, behar duzu. kontuan hartu maiztasun handiagoko ferrita-materialen erabilera, zeinen inpedantzia maximoa espektroan handiagoa den.
Jakina, dei guztiak (12. irudiko beheko kurban erakusten den moduan) errendimendu-probak edo/eta simulazio-softwareak saihestu daitezke normalean, baina espero da artikulu honek irakurleei ohiko akats asko saihesteko eta beharra murrizteko aukera emango duela. hautatu ferrita alea Denbora egokia eta eman abiapuntu "heziagoa" bat, ferrita aleak behar direnean EMI arazoak konpontzen laguntzeko.
Azkenik, hobe da ferrita aleen serie edo serie bat onartzea, ez pieza-zenbaki bakarra bakarrik, aukera gehiago izateko eta diseinuaren malgutasuna lortzeko. Kontuan izan behar da hornitzaile ezberdinek material desberdinak erabiltzen dituztela eta hornitzaile bakoitzaren maiztasun-errendimendua berrikusi behar dela. , batez ere proiektu berdinerako erosketa anitz egiten direnean. Erraza da hau lehen aldian egitea, baina piezak osagaien datu-basean kontrol-zenbaki batekin sartu ondoren, edonon erabil daitezke. Garrantzitsua da hornitzaile ezberdinen piezen maiztasun-errendimendua oso antzekoa dela etorkizunean beste aplikazio batzuen aukera ezabatzeko Arazoa gertatu zen.Hornitzaile ezberdinen antzeko datuak lortzea da, eta gutxienez inpedantzia-kurba izatea. Honek zure EMI arazoa konpontzeko ferrita ale egokiak erabiltzen direla ziurtatuko du.
Chris Burket TDKn 1995etik ari da lanean eta gaur egun aplikazioen ingeniari senior bat da, osagai pasibo ugari onartzen dituena. Produktuen diseinuan, salmenta teknikoan eta marketinean parte hartu du.Mr. Burketek artikulu teknikoak idatzi eta argitaratu ditu foro askotan.Mr. Burketek AEBetako hiru patente lortu ditu etengailu eta kondentsadore optiko/mekanikoei buruz.
In Compliance da ingeniaritza elektriko eta elektronikoko profesionalentzako albiste, informazio, hezkuntza eta inspirazio iturri nagusia.
Aeroespaziala Automobilgintza Komunikazioak Kontsumo Elektronika Hezkuntza Energia eta Energia Industria Informazioaren Teknologiak Medikuntza Militar eta Nazio Defentsa
Argitalpenaren ordua: 2022-05-05
