habari

Hali ya kawaida: Mhandisi wa kubuni huingiza ushanga wa feri kwenye saketi inayopitia matatizo ya EMC, na kugundua kwamba ushanga huo hufanya kelele zisizohitajika kuwa mbaya zaidi. Hii inawezaje kuwa? Je, shanga za feri hazipaswi kuondoa nishati ya kelele bila kufanya tatizo kuwa mbaya zaidi?
Jibu la swali hili ni rahisi sana, lakini linaweza lisieleweke kwa upana isipokuwa kwa wale wanaotumia muda mwingi kutatua matatizo ya EMI. Kwa ufupi, shanga za ferrite sio shanga za ferrite, si shanga za ferrite, nk. jedwali linaloorodhesha nambari ya sehemu zao, kizuizi kwa masafa fulani (kawaida 100 MHz), upinzani wa DC (DCR), kiwango cha juu cha sasa na maelezo ya vipimo (tazama Jedwali 1). Kila kitu ni karibu kiwango.Ni nini hakijaonyeshwa kwenye data. laha ni habari ya nyenzo na sifa zinazolingana za utendakazi wa masafa.
Shanga za ferrite ni kifaa tulivu ambacho kinaweza kuondoa nishati ya kelele kutoka kwa saketi kwa njia ya joto.Shanga za sumaku hutokeza kizuizi katika masafa mapana, na hivyo kuondoa yote au sehemu ya nishati ya kelele isiyohitajika katika masafa haya ya masafa.Kwa matumizi ya voltage ya DC ( kama vile laini ya Vcc ya IC), inashauriwa kuwa na thamani ya chini ya upinzani wa DC ili kuepuka upotevu mkubwa wa nishati katika mawimbi yanayohitajika na/au voltage au chanzo cha sasa (I2 x DCR loss).Hata hivyo, ni vyema kuwa na impedance ya juu katika safu fulani za mzunguko uliofafanuliwa.Kwa hiyo, impedance inahusiana na nyenzo zinazotumiwa (upenyezaji), ukubwa wa bead ya ferrite, idadi ya vilima, na muundo wa vilima.Ni wazi, katika ukubwa wa nyumba na nyenzo maalum zinazotumiwa. , windings zaidi, impedance ya juu, lakini urefu wa kimwili wa coil ya ndani ni mrefu, hii pia itatoa upinzani wa juu wa DC. Kiwango cha sasa cha sehemu hii ni kinyume chake na upinzani wake wa DC.
Mojawapo ya vipengele vya msingi vya kutumia shanga za ferrite katika programu za EMI ni kwamba kijenzi lazima kiwe katika awamu ya upinzani. Inamaanisha nini? Kwa ufupi, hii ina maana kwamba "R" (upinzani wa AC) lazima iwe kubwa kuliko "XL" (inductive). reactance).Kwenye masafa ambapo XL> R (marudio ya chini), kijenzi kinafanana zaidi na kipenyo kuliko kipingamizi. Kwa marudio ya R> XL, sehemu hiyo hufanya kazi kama kipinga, ambayo ni sifa inayohitajika ya shanga za feri. frequency ambayo "R" inakuwa kubwa kuliko "XL" inaitwa "crossover" frequency.Hii imeonyeshwa kwenye Mchoro 1, ambapo mzunguko wa crossover ni 30 MHz katika mfano huu na umewekwa na mshale mwekundu.
Njia nyingine ya kuangalia hii ni kulingana na kile kipengele hufanya wakati wa awamu ya uingizaji na upinzani. Kama ilivyo kwa matumizi mengine ambapo impedance ya inductor hailingani, sehemu ya ishara inayoingia inaonekana nyuma kwa chanzo. Hii inaweza kutoa ulinzi fulani kwa vifaa nyeti kwa upande mwingine wa bead ferrite, lakini pia utangulizi "L" katika mzunguko, ambayo inaweza kusababisha resonance na oscillation (mlio). Kwa hiyo, wakati shanga magnetic bado ni kufata kwa asili, sehemu ya nishati ya kelele itaonyeshwa na sehemu ya nishati ya kelele itapita, kulingana na maadili ya inductance na impedance.
Wakati ushanga wa ferrite uko katika awamu yake ya kupinga, sehemu hiyo hufanya kama kipinga, kwa hivyo huzuia nishati ya kelele na kunyonya nishati hiyo kutoka kwa saketi, na kuichukua kwa njia ya joto. mchakato huo, mstari wa uzalishaji na teknolojia, mashine, na baadhi ya vifaa vya sehemu hiyo, shanga ferrite kutumia hasara ferrite vifaa, wakati inductors kutumia hasara ya chini chuma Oksijeni nyenzo.Hii inavyoonekana katika Curve katika Kielelezo 2.
Kielelezo kinaonyesha [μ''], ambayo inaonyesha tabia ya nyenzo za ushanga za feri.
Ukweli kwamba impedance inatolewa kwa 100 MHz pia ni sehemu ya tatizo la uteuzi.Katika matukio mengi ya EMI, impedance katika mzunguko huu haina maana na inapotosha.Thamani ya "hatua" hii haionyeshi ikiwa impedance inaongezeka, inapungua. , inakuwa tambarare, na kizuizi hufikia thamani yake ya kilele kwa mzunguko huu, na ikiwa nyenzo bado iko katika awamu yake ya uingizaji au imebadilika kuwa awamu yake ya upinzani. Kwa kweli, wasambazaji wengi wa shanga za ferrite hutumia nyenzo nyingi kwa ushanga huo wa ferrite, au angalau kama inavyoonyeshwa kwenye jedwali la data.Angalia Mchoro 3. Miviringo yote 5 katika takwimu hii ni ya shanga 120 za ohm za ferrite.
Kisha, kile ambacho mtumiaji lazima apate ni kipengee cha kizuizi kinachoonyesha sifa za marudio ya ushanga wa ferrite.
Kielelezo cha 4 kinaonyesha ukweli muhimu sana. Sehemu hii imeteuliwa kama shanga ya ferrite ya ohm 50 yenye mzunguko wa 100 MHz, lakini mzunguko wake wa kuvuka ni takriban 500 MHz, na inafikia zaidi ya ohms 300 kati ya 1 na 2.5 GHz. Tena, tu kuangalia laha ya data hakutaruhusu mtumiaji kujua hili na inaweza kuwa ya kupotosha.
Kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro, sifa za nyenzo hutofautiana. Kuna anuwai nyingi za ferrite zinazotumiwa kutengeneza shanga za ferrite. Nyenzo zingine ni upotevu mkubwa, ukanda mpana, masafa ya juu, upotezaji mdogo wa uwekaji na kadhalika. Mchoro 5 unaonyesha kambi ya jumla frequency ya maombi na impedance.
Tatizo lingine la kawaida ni kwamba wabunifu wa bodi ya mzunguko wakati mwingine hupunguzwa kwa uteuzi wa shanga za ferrite katika hifadhidata ya sehemu zao zilizoidhinishwa.Ikiwa kampuni ina shanga chache tu za feri ambazo zimeidhinishwa kutumika katika bidhaa zingine na zinachukuliwa kuwa za kuridhisha, mara nyingi, si lazima kutathmini na kuidhinisha nyenzo nyingine na sehemu ya nambari. Katika siku za hivi karibuni, hii imesababisha mara kwa mara baadhi ya athari mbaya za tatizo la awali la kelele la EMI lililoelezwa hapo juu. Mbinu ifaayo hapo awali inaweza kutumika kwa mradi unaofuata, au Huenda isiwe na ufanisi. Huwezi kufuata tu ufumbuzi wa EMI wa mradi uliopita, hasa wakati marudio ya mawimbi yanayohitajika yanapobadilika au marudio ya vipengele vinavyoweza kung'aa kama vile vifaa vya saa vinavyobadilika.
Ikiwa unatazama curves mbili za impedance katika Mchoro wa 6, unaweza kulinganisha athari za nyenzo za sehemu mbili zinazofanana.
Kwa vipengele hivi viwili, impedance saa 100 MHz ni 120 ohms. Kwa sehemu ya kushoto, kwa kutumia nyenzo "B", impedance ya juu ni kuhusu 150 ohms, na inafanyika kwa 400 MHz. Kwa sehemu ya kulia. , kwa kutumia nyenzo "D", impedance ya juu ni 700 ohms, ambayo inapatikana kwa takriban 700 MHz. Lakini tofauti kubwa zaidi ni mzunguko wa crossover.Mabadiliko ya nyenzo "B" ya hasara ya juu kwa 6 MHz (R> XL) , wakati nyenzo ya masafa ya juu sana ya "D" inasalia kuwa ya kufata neno karibu 400 MHz. Ni sehemu gani iliyo sahihi kutumia? Inategemea kila programu tumizi.
Mchoro wa 7 unaonyesha matatizo yote ya kawaida yanayotokea wakati shanga za feri zisizo sahihi zinachaguliwa ili kukandamiza EMI. Ishara ambayo haijachujwa inaonyesha 474.5 mV chini ya risasi kwenye 3.5V, 1 US pulse.
Katika matokeo ya kutumia nyenzo za aina ya juu-hasara (njama ya kati), chini ya kipimo huongezeka kutokana na mzunguko wa juu wa kuvuka kwa sehemu.Upimaji wa chini wa ishara uliongezeka kutoka 474.5 mV hadi 749.8 mV. Nyenzo ya Super High Loss ina a mzunguko wa chini wa crossover na utendaji mzuri. Itakuwa nyenzo sahihi ya kutumia katika programu hii (picha iliyo kulia).Mlio wa chini unaotumia sehemu hii umepunguzwa hadi 156.3 mV.
Wakati mkondo wa moja kwa moja kupitia shanga unavyoongezeka, nyenzo za msingi huanza kueneza. Kwa inductors, hii inaitwa sasa ya kueneza na inatajwa kama asilimia ya kushuka kwa thamani ya inductance. athari ya kueneza inaonekana katika kupungua kwa thamani ya impedance kwa mzunguko.Kushuka huku kwa impedance hupunguza ufanisi wa shanga za ferrite na uwezo wao wa kuondokana na kelele ya EMI (AC).
Katika takwimu hii, bead ya ferrite imehesabiwa kwa ohms 100 kwa 100 MHz. Hii ni impedance ya kawaida ya kipimo wakati sehemu haina sasa ya DC.Hata hivyo, inaweza kuonekana kwamba mara moja ya sasa ya DC inatumiwa (kwa mfano, kwa IC VCC pembejeo), impedance yenye ufanisi inashuka kwa kasi. Katika curve hapo juu, kwa sasa 1.0 A, impedance yenye ufanisi inabadilika kutoka 100 ohms hadi 20 ohms. 100 MHz. Labda sio muhimu sana, lakini jambo ambalo mhandisi wa kubuni lazima azingatie. Vile vile, kwa kutumia data ya tabia ya umeme tu. ya sehemu ya karatasi ya data ya mtoa huduma, mtumiaji hatafahamu jambo hili la upendeleo wa DC.
Kama vile viingilizi vya RF vya masafa ya juu, mwelekeo wa vilima wa coil ya ndani katika ushanga wa ferrite una ushawishi mkubwa juu ya sifa za marudio ya ushanga. Katika Mchoro wa 9, shanga mbili za ferrite 1000 ohm zinaonyeshwa kwa ukubwa sawa wa nyumba na nyenzo sawa, lakini kwa usanidi wa vilima viwili tofauti.
Mizunguko ya sehemu ya kushoto imejeruhiwa kwenye ndege ya wima na kupangwa kwa mwelekeo wa usawa, ambayo hutoa impedance ya juu na majibu ya juu ya mzunguko kuliko sehemu ya jeraha la upande wa kulia katika ndege ya usawa na kupangwa kwa mwelekeo wa wima.Hii ni kutokana na sehemu. kwa reactance ya chini ya capacitive (XC) inayohusishwa na capacitance iliyopunguzwa ya vimelea kati ya mwisho wa mwisho na coil ya ndani. XC ya chini itazalisha mzunguko wa juu wa resonance, na kisha kuruhusu impedance ya bead ya ferrite kuendelea kuongezeka hadi hufikia masafa ya juu ya kujirudia-resonance, ambayo ni ya juu zaidi ya muundo wa kawaida wa ushanga wa ferrite Thamani ya kizuizi. Mipingo ya shanga mbili za juu za ohm 1000 za ferrite zinaonyeshwa kwenye Mchoro 10.
Ili kuonyesha zaidi athari za uteuzi sahihi na usio sahihi wa shanga za ferrite, tulitumia saketi rahisi ya majaribio na ubao wa majaribio ili kuonyesha maudhui mengi yaliyojadiliwa hapo juu. Katika Mchoro 11, ubao wa majaribio unaonyesha nafasi za shanga tatu za ferrite na alama za majaribio zilizowekwa alama. "A", "B" na "C", ambazo ziko katika umbali kutoka kwa kifaa cha pato la transmita (TX).
Uadilifu wa ishara hupimwa kwa upande wa pato la shanga za ferrite katika kila nafasi tatu, na hurudiwa na shanga mbili za ferrite zilizofanywa kwa nyenzo tofauti. Nyenzo ya kwanza, nyenzo ya "S" ya kupoteza kwa mzunguko wa chini, ilijaribiwa kwa pointi. "A", "B" na "C". Kisha, nyenzo ya "D" ya masafa ya juu ilitumiwa. Matokeo ya uhakika kwa uhakika kwa kutumia shanga hizi mbili za feri yameonyeshwa kwenye Mchoro 12.
Ishara ya "kupitia" isiyochujwa inaonyeshwa kwenye safu ya kati, ikionyesha risasi iliyozidi na chini kwenye kingo za kupanda na kushuka, kwa mtiririko huo.Inaweza kuonekana kuwa kwa kutumia nyenzo sahihi kwa hali ya juu ya mtihani, nyenzo za chini za kupoteza mzunguko zinaonyesha overshoot nzuri. na uboreshaji wa mawimbi ya chini kwenye kingo zinazoinuka na kushuka.Matokeo haya yanaonyeshwa katika safu ya juu ya Mchoro 12.Matokeo ya kutumia nyenzo za masafa ya juu yanaweza kusababisha mlio, ambao huongeza kila ngazi na kuongeza muda wa kutokuwa na utulivu.Matokeo haya ya mtihani ni inavyoonyeshwa kwenye safu ya chini.
Wakati wa kuangalia uboreshaji wa EMI na mzunguko katika sehemu ya juu iliyopendekezwa (Mchoro 12) katika skanning ya usawa iliyoonyeshwa kwenye Mchoro wa 13, inaweza kuonekana kuwa kwa masafa yote, sehemu hii inapunguza kwa kiasi kikubwa miiba ya EMI na inapunguza kiwango cha kelele kwa jumla katika 30. hadi takriban Katika safu ya 350 MHz, kiwango kinachokubalika kiko chini sana ya kikomo cha EMI kilichoangaziwa na laini nyekundu. Hiki ndicho kiwango cha jumla cha udhibiti wa vifaa vya Hatari B (Sehemu ya 15 ya FCC nchini Marekani). Nyenzo ya "S" inayotumiwa katika shanga za ferrite hutumiwa mahususi kwa masafa haya ya chini. Inaweza kuonekana kuwa masafa yanapozidi 350 MHz, Nyenzo za "S" zina athari ndogo kwenye kiwango cha kelele cha EMI cha awali, kisichochujwa, lakini hupunguza spike kubwa katika 750 MHz kwa karibu 6 dB. Ikiwa sehemu kuu ya tatizo la kelele ya EMI ni kubwa kuliko 350 MHz, unahitaji fikiria matumizi ya vifaa vya juu vya mzunguko wa ferrite ambao impedance ya juu ni ya juu katika wigo.
Bila shaka, milio yote (kama inavyoonyeshwa kwenye mduara wa chini wa Mchoro 12) inaweza kuepukwa kwa kupima utendakazi halisi na/au programu ya kuiga, lakini inatumainiwa kwamba makala hii itawaruhusu wasomaji kukwepa makosa mengi ya kawaida na kupunguza hitaji la chagua wakati sahihi wa ushanga wa ferrite, na utoe mahali pa kuanzia "iliyoelimika" zaidi wakati shanga za ferrite zinahitajika ili kusaidia kutatua matatizo ya EMI.
Hatimaye, ni bora kuidhinisha safu au mfululizo wa shanga za ferrite, si tu nambari ya sehemu moja, kwa chaguo zaidi na kubadilika kwa muundo. Ikumbukwe kwamba wasambazaji tofauti hutumia vifaa tofauti, na utendaji wa mzunguko wa kila mtoa huduma lazima upitiwe. , haswa ununuzi mwingi unapofanywa kwa mradi sawa. Ni rahisi kufanya hivi mara ya kwanza, lakini mara sehemu zinapoingizwa kwenye hifadhidata ya sehemu chini ya nambari ya udhibiti, zinaweza kutumika mahali popote. Jambo muhimu ni kwamba utendaji wa mzunguko wa sehemu kutoka kwa wasambazaji tofauti ni sawa sana ili kuondoa uwezekano wa maombi mengine katika siku zijazo Tatizo lilitokea.Njia bora ni kupata data sawa kutoka kwa wauzaji tofauti, na angalau kuwa na curve ya impedance. Hii pia itahakikisha kwamba shanga sahihi za feri zinatumika kutatua tatizo lako la EMI.
Chris Burket amekuwa akifanya kazi katika TDK tangu 1995 na sasa ni mhandisi mkuu wa maombi, kusaidia idadi kubwa ya vipengele vya passiv.Amehusika katika kubuni bidhaa, mauzo ya kiufundi na masoko.Bw. Burket imeandika na kuchapisha karatasi za kiufundi katika vikao vingi.Bw. Burket imepata hati miliki tatu za Marekani kwenye swichi za macho/mitambo na capacitors.
Katika Uzingatiaji ndio chanzo kikuu cha habari, habari, elimu na msukumo kwa wataalamu wa uhandisi wa umeme na kielektroniki.
Mawasiliano ya Anga za Magari Elimu ya Elektroniki kwa Mtumiaji wa Teknolojia ya Habari ya Sekta ya Nishati na Nishati ya Kijeshi na Ulinzi wa Kitaifa.