U našem svakodnevnom životu pojavila se velika raznolikost računalne tehnologije koja radi na visokofrekventnim strujama. Uostalom, što je veća frekvencija, to je veća brzina obrade informacija.
Međutim, visokofrekventne struje nameću niz tehničkih ograničenja na spojne kabele za prijenos takvih signala. To je prvenstveno zbog lažnog elektromagnetskog zračenja i smetnji (PEMIN).
Najlakši način za rješavanje PEMIN-a je povećanje induktiviteta.
Induktivnost je pokazatelj omjera veličine struje koja prolazi kroz krug i magnetskog toka koji on stvara. Ako govorimo o ravnim žicama, tada induktivnost znači vrijednost koja karakterizira energiju magnetskog polja (ovdje se struja smatra konstantnom vrijednošću).
Induktivnost se može povećati korištenjem posebnog feritnog prstena. Kako feritni filtri izgledaju na kabelima možete vidjeti na fotografiji ispod.
Feritni prstenovi- To su komponente električnog kruga koje se koriste kao pasivni elementi za filtriranje visokofrekventnih smetnji povećanjem induktiviteta vodiča i apsorbiranjem smetnji koje prelaze unaprijed određeni prag.
Takva svojstva feritnom filteru daje materijal od kojeg je izrađen – ferit.
Ferit je opći naziv za spojeve na bazi željeznog oksida i oksida drugih metala. Feriti kombiniraju svojstva feromagneta i poluvodiča (ponekad dielektrika) i stoga se koriste kao jezgre zavojnica, trajnih magneta, djeluju kao apsorberi visokofrekventnih elektromagnetskih valova itd.
Feritne perle koje se uskoče - kako rade
Rad feritnog filtra izravno ovisi o karakteristikama materijala od kojeg je izrađen. Zbog posebnih dodataka oksida raznih metala mijenjaju se svojstva ferita.
U osnovi, postoji nekoliko načina korištenja feritnih prstenova:
- Na jednožilnim (jednofaznim) žicama može, naprotiv, apsorbirati zračenje u određenom rasponu, pretvarajući smetnje u toplinsku energiju. Tako se negativne frekvencije mogu apsorbirati (odsjeći) feritnim prstenom.
- Na jednožilnim žicama, gdje radi kao svojevrsno pojačalo, budući da vraća dio visokofrekventnog magnetskog polja natrag u kabel, što dovodi do povećanja signala u zadanom rasponu.
- Na nasukanim žicama ferit djeluje kao zajednički transformator koji prenosi neuravnotežene signale u kabelu (strujne impulse, na primjer, u podatkovnim kabelima ili strujnim krugovima istosmjerne struje) i potiskuje uravnotežene signale (koje u takvim kabelima potencijalno mogu uzrokovati samo elektromagnetski smetnje).
Gdje koristiti i kako odabrati feritni filter
Ako govorimo o praktičnoj primjeni, onda se na energetskim kabelima koriste feritni prstenovi kako bi se smanjile smetnje koje sami kabeli mogu stvoriti, a na signalu (prijenos podataka) feritima gase moguće vanjske smetnje i smetnje.
Feritni kabelski filteri mogu biti ugradbeni (kabel se već prodaje s feritnim prstenom) ili zasebni (najčešće su to modeli koji škljocaju oko žice), koji ne zahtijevaju nikakve preinake na samom kabelu.
Žica se može umetnuti u središte feritnog filtra (dobiva se zavojnica s jednim okretom), ili može formirati nekoliko zavoja oko prstena (toroidni namot). Posljednja metoda značajno povećava učinkovitost filtera.
Da biste odabrali feritni prsten za zadane zahtjeve, morate znati karakteristike materijala od kojeg je izrađen i dimenzije proizvoda.
Na primjer, donja tablica prikazuje glavne karakteristike feritnih filtara dostupnih na tržištu.
| Obilježava | RF-35M | RF-50M | RF-70M | RF-90M | RF-110S | RF-110A | RF-130S | RF-130A |
| Impedancija, Ohm (za frekvenciju od 50 MHz) | 165 | 125 | 95 | 145 | 180 | 180 | 190 | 190 |
| Grafikon ovisnosti impedancije o frekvenciji, na slici br. | 4 | 5 | 6 | 7 | 3 | 8 | 3 | 3 |
| Promjer rupe, mm | 3.5 | 5 | 7 | 9 | 11 | 11 | 13 | 13 |
| Veličina, mm | 25x12 | 25x13 | 30x16 | 35x20 | 35x20 | 33x23 | 39x30 | 39x30 |
| Težina, g | 6 | 6.5 | 12 | 22 | 44 | 40 | 50 | 50 |
Grafikon frekvencije u odnosu na impedanciju
Impedancija je ukupni unutarnji otpor elementa električnog kruga na izmjeničnu (harmoničku) struju (signal). Mjeri se, kao i obični otpor, u omima.
Drugi važan parametar feritnih filtara je njihova magnetska propusnost.
Permeabilnost je koeficijent koji karakterizira odnos između magnetske indukcije i jakosti magnetskog polja u tvari.
Na temelju gore navedenog, kako bi naznačili glavna svojstva feritnih filtara, proizvođači pribjegavaju sljedećim oznakama:
3000HH D * d * h, gdje je:
- 3000 je pokazatelj početne magnetske permeabilnosti ferita,
- HH je feritna klasa (najčešće je to HH - ferit opće namjene, ili HM - za slaba magnetska polja),
- D - najveći (vanjski) promjer,
- d - manji (unutarnji) promjer,
- h - visina toroida.
Evo tipičnih primjera upotrebe ferita:
- Marka 100NN može se koristiti za kablove s frekvencijama do 30 MHz,
- 400NN - s frekvencijama ne većim od 3,5 MHz,
- 600NN - s frekvencijama do 1,5 MHz
- 1000NN - do 400 kHz.
To jest, na primjer, antenski feritni filtar mora biti klase HH.
Ali feritni filtar za USB kabel najbolje je odabrati s markom HM (za kabele sa slabim magnetskim poljem).
Omjer marki i učestalosti je sljedeći:
- 1000NM - koristi se s kabelima koji rade na frekvenciji ne većoj od 1 MHz,
- 1500NM - ne više od 600 kHz,
- 2000NM i 3000NM - ne više od 450 kHz.
U većini slučajeva dovoljno je odabrati ispravnu feritnu kuglicu i pričvrstiti je na kabel bliže priključku na uređaj.
Shema namota se okreće oko feritnog prstena Međutim, u nekim slučajevima, da biste povećali impedanciju, kabel možete napraviti nekoliko zavoja oko feritnog prstena, a zatim će se impedancija povećati višestruko od kvadrata broja zavoja. To jest, 4 puta iz dva okreta, i 9 puta iz 3 okreta.
U praksi je, naravno, stvarno povećanje nešto manje od teoretskog.
Kako bi feritni prsten nakon namotavanja škljocnuo na svoje mjesto, potrebno je unaprijed odrediti broj zavoja žice i izračunati unutarnji promjer filtera tako da se zatvori bez drobljenja kabela.
Filtri s feritnim čipovima dizajnirani su za suzbijanje elektromagnetskih smetnji u različitim čvorovima elektroničke opreme, gdje se koristi visoka gustoća montaže komponenti, visoke radne frekvencije, gdje je potrebna visoka razina otpornosti na buku i smanjenje razine EMI. Tajvanska tvrtka, koristeći najsuvremenije tehnologije, proizvodi široku paletu višeslojnih feritnih filtara s izvrsnim omjerom cijene i učinka.
Feritna kuglica je pasivna električna komponenta koja se koristi za suzbijanje visokofrekventnog šuma u električnim krugovima. Feritne kuglice su konstruirane u obliku šupljeg feritnog cilindra, prstena ili torusa unutar kojeg prolazi strujni vodič. Za povećanje induktivnosti feritnog filtra može se koristiti i višenavojni toroidni namot. Feritne kuglice se koriste i na signalnim žicama za ublažavanje vanjskog šuma i na žicama za napajanje kako bi se smanjio vlastiti RFI.
Višeslojni feritni čipovi
Za SMD, dizajn feritnih filtara ostvaruje se korištenjem tehnologije višeslojne filmske strukture. Induktivnost visoke gustoće potrebna je za povećanje učinkovitosti filtera u malim količinama. Za to se koristi integralni namot, izrađen na višeslojnoj filmskoj strukturi.
Na svakom sloju tanke podloge formira se filmska struktura od pola okreta namota. Jedan okret namota se izvodi na dva sloja. Kada se sinteriraju deseci ili stotine slojeva, dijelovi vodiča se spajaju, zbog čega se formira volumetrijska zavojnica s feritnom jezgrom. Slojevi se mogu nalaziti i u horizontalnoj ravnini (tipični dizajn) i u okomitoj (filtri za mikrovalni raspon preko 1 GHz). Slika 1 prikazuje topologije slojeva u strukturi filtera feritnog čipa.
Struktura koristi mangan-cink i nikl-cink feritne filmove. Korištenje različitih feritnih materijala, veličina i topologije slojeva osigurava čip filtere s različitim parametrima.
Slika 2 prikazuje strukturu čip filtra s vodoravnom slojnom topologijom integralnog namota.
Korištenje dodatne strukture svitka umjesto konvencionalne monolitne feritne šipke omogućuje povećanu impedanciju uz manji otisak. Naime, određeni dio filtara s feritnim čipovima dizajniran je točno kao feritna šipka s dvije elektrode.
Čip feritni filtri za filtriranje elektromagnetskih smetnji proizvedeni su višeslojnom tehnologijom korištenjem nikl-cink feromagnetskih materijala. Slika 3 prikazuje strukturu i proces formiranja višeslojnih feritnih čip filtara. Struktura zavojnice je formirana u nekoliko slojeva feritnog materijala.
Tehnologija proizvodnje višeslojnih feritnih EMI filtara potpuno je ista kao i za proizvodnju višeslojnih induktora s čipom. Samo oni koriste različite vrste materijala za formiranje feritnih slojeva. Za filtre s feritnim čipovima koristi se materijal visoke apsorpcije, a za induktore čipova, naprotiv, s manjom apsorpcijom na visokim frekvencijama.
Filteri s feritnim čipom po izgledu su vrlo slični keramičkim kondenzatorima. Slika 4 prikazuje izgled Chilisin feritnog čip filtra.
Glavni parametri Chilisin feritnih filtara
Glavni parametri po kojima se vrši izbor čip filtara su: radni frekvencijski raspon, impedancija na ispitnoj frekvenciji od 100 MHz (u omima), istosmjerni otpor (u omima), najveća dopuštena struja, dopušteno odstupanje impedancije od nazivne, oblik faktor (dimenzije kućišta), kao i raspon radne temperature.
Nominalna impedancija općenito se navodi na 100 MHz. Za mikrovalni raspon, tipične vrijednosti impedancije dane su na 1000 MHz.
Dopušteno odstupanje od nazivne vrijednosti dano je u relativnim jedinicama. Dimenzije, ocjene impedancije i širenje impedancije uključeni su u naziv komponente. Za odabir traženog filtra važno je poznavati druge parametre koji nisu navedeni u nazivu. Oni su navedeni u tehničkoj dokumentaciji za komponentu. Ovaj:
- DC otpor induktivnosti (u omima);
- granična radna struja pri kojoj nema zasićenja feritnog induktivnog materijala (u mA);
- vrsta frekvencijskog odziva impedancije.
Tablica 1 prikazuje moguće veličine za Chilisin feritne čip filtere.
Tablica 1. Veličine Chilisin feritnih filtara
| Kod | Veličina (DxŠxV), mm | EIA kod |
| 060303 | 0,6 × 0,3 × 0,3 | 0201 |
| 100505 | 1,0 × 0,5 × 0,5 | 0402 |
| 160808 | 1,6 × 0,8 × 0,8 | 0603 |
| 201209 | 2,0 × 1,2 × 0,9 | 0805 |
| 201212 | 2,0 × 1,2 × 1,25 | 0805 |
| 321611 | 3,2 × 1,6 × 1,1 | 1206 |
| 321616 | 3,2 × 1,6 × 1,6 | 1206 |
| 322513 | 3,2 × 2,5 × 1,3 | 1210 |
| 451616 | 4,5 × 1,6 × 1,6 | 1806 |
| 453215 | 4,5 × 3,2 × 1,5 | 1812 |
Nazivna struja
Ovo je maksimalna konstantna struja koja može teći kroz filtarski čip. Za ferite se definira kao struja pri kojoj se komponenta ne zagrijava na više od 20 °C. Pri većim strujama koje teku kroz komponentu, ferit je zasićen i, kao rezultat, impedancija se smanjuje na 25%.
DC otpor
DC otpor filtra za čip ovisi o duljini čipa, broju slojeva u feritu, debljini i konfiguraciji. Otpor se mjeri na sobnoj temperaturi. Čip filtri imaju istosmjerni otpor od nekoliko mΩ do nekoliko Ohma, ovisno o vrsti.
Frekventne karakteristike impedancije feritnih čip filtara
Ekvivalentni krug za feritni čip filtar je induktivnost i otpor u seriji.
Vrijednost otpora jako ovisi o frekvenciji odašiljenog signala. EMI feritne kuglice su prigušnice s velikim gubicima pri preokretu magnetizacije. Ova značajka je glavna razlika između filtara za čipove i induktora za čipove.
Čip filtri su izrađeni od posebnih ferita s velikim gubicima magnetizacije. Ova energija se oslobađa kao toplina. Toplina se stvara na aktivnom otporu, a ne na induktivitetu! Impedanciju čip filtra određuju dvije komponente: aktivna i reaktivna. Formula za određivanje impedancije:
gdje je R aktivna komponenta, a X reaktivna. Obje komponente ovise o frekvenciji. U dokumentaciji za induktivitet čipa za svaku seriju dane su frekvencijske karakteristike impedancije i njezinih komponenti. Slika 5 prikazuje tipičnu frekvencijsku reakciju impedancije filtera feritnog čipa. X je reaktivni dio impedancije, R je aktivni dio, Z je ukupna impedancija.
Kao što se vidi iz slike, nakon 30 MHz aktivni otpor prevladava nad reaktancijom. Ispod rezonantne frekvencije, impedancija komponente u biti je određena induktivnom komponentom. U rasponu od 50 ... 100 MHz situacija se mijenja. Aktivna komponenta gubitaka dominira sve većom frekvencijom, dok induktivna komponenta teži nuli. Impedancija čip filtara raste s frekvencijom, što je tipično za induktore čipa. Glavna karakteristika induktivne impedancije (Z) je reaktancija (X). S druge strane, budući da se filtar temelji na feritnom materijalu koji ima velike gubitke na visokim frekvencijama, glavna karakteristika u visokofrekventnom području je otporna komponenta (R). U usporedbi s konvencionalnom induktivnošću, filtar s feritnim čipom ima bolju sposobnost apsorpcije EMP energije, pružajući visokofrekventni učinak suzbijanja šuma.
Chilisin višeslojni feritni čip filtarski sustav označavanja
Slika 6 prikazuje oznaku za filtre Chilisin feritnog čipa. Ova oznaka je primjenjiva za sljedeće serije Chilisin Chilisin Chip feritnih EMI filtara: SB, GB, PB, UPB, NB, HF, VPB.
- naziv serije određen je tehnologijom, kao i značajkama dizajna i primjene;
- dimenzije tijela: A, B, C, mm;
- vrsta pakiranja: T (type reel) - u kolutu, B (bulk) - u rasutom stanju;
- nazivna vrijednost impedancije dana je na ispitnoj frekvenciji od 100 MHz, na primjer, 10 ... 1000 Ohm;
- kod širenja dopuštenih vrijednosti impedancije od nominalne. Dopušteno odstupanje od nominalnog za različite skupine dano je u relativnim jedinicama;
- kodovi odstupanja: Y = ± 25%; M = ± 20%; T = ± 30%.
Treba napomenuti da za feritne EMP filtere nije toliko važna visoka točnost nazivne vrijednosti impedancije, koliko točnost vrijednosti induktivnosti za induktivne feritne čipove.
Tablica 2 sažima osnovne parametre za različite serije Chilisin feritnih višeslojnih filtara.
Tablica 2. Osnovni parametri Chilisin feritnih čip filtara
| Ime | Šifra standardne veličine, mm / inč | Impedancija, Ohm | Granična radna struja, mA |
| Za LF signalne krugove do 1 GHz | |||
| NOVI! | 0603/0201 | 60…470 | 200…300 |
| 1005/0402 | 6…2500 | 100…500 | |
| 1608/0603 | 7…2700 | 200…500 | |
| 2012/0805 | 7…2700 | 100…600 | |
| 3216/1206 | 11…1500 | 200…600 | |
| 3216/1206 | 25…70 | 500 | |
| 3225/1210 | 26…2000 | 200…500 | |
| 4516/1806 | 33…170 | 500…600 | |
| 4532/1812 | 30…125 | 500 | |
| NOVI! | 0603/0201 | 10…600 | 100…500 |
| 1005/0402 | 6…330 | 100…500 | |
| 2012/0805 | 5…56 | 500…600 | |
| 3216/1206 | 8…60 | 500…600 | |
| 3216/1206 | 25…60 | 500 | |
| 3225/1210 | 32…120 | 500 | |
| 4516/1806 | 33…100 | 500…600 | |
| 4532/1812 | 70…150 | 500 | |
| 1608/0603 | 6…2700 | 200…500 | |
| 2012/0805 | 60…2700 | 200…500 | |
| 3216/1206 | 70…2700 | 300…500 | |
| 3216/1206 | 70 | 500 | |
| 1608/0603 | 10…1500 | 150…1000 | |
| 2012/0805 | 60…2000 | 400…800 | |
| 3216/1206 | 70…2000 | 400…800 | |
| 2012/0805 | 7…40 | 800…1000 | |
| 3216/1206 | 19…60 | 800…1000 | |
| Za naponske tračnice do 1 GHz | |||
| NOVI! | 0603/0201 | 10…240 | 350…1000 |
| 1005/0402 | 7…120 | 1200…2000 | |
| 1608/0603 | 6…1500 | 500…4000 | |
| 2012/0805 | 5…1500 | 1000…6000 | |
| 3216/1206 | 7…1500 | 800…6000 | |
| 3225/1210 | 19…120 | 2500…4000 | |
| 4516/1806 | 19…1300 | 2000…6000 | |
| 4532/1812 | 19…1300 | 1500…6000 | |
| 1005/0402 | 10 | 2000 | |
| 1608/0603 | 10…1000 | 800…4000 | |
| 2012/0805 | 7…1000 | 1500…6000 | |
| 3216/1206 | 11…1500 | 800…6000 | |
| 3225/1210 | 60…90 | 3000…4000 | |
| 4516/1806 | 50…150 | 2000…6000 | |
| 4532/1812 | 30…130 | 3000…6000 | |
| NOVI! | 1005/0402 | 33…600 | 900…3000 |
| NOVI! | 1608/0603 | 26…330 | 1500…3300 |
| 1608/0603 | 10…180 | 2000…5000 | |
| 2012/0805 | 11…330 | 3000…6000 | |
| 2012/0805 | 50…120 | 5000…6000 | |
| 3216/1206 | 11…220 | 4500…6000 | |
| 4516/1806 | 60…110 | 4000…7000 | |
| 4532/1812 | 40…150 | 6000…9000 | |
| Za filtriranje krugova RF signala do 1 GHz | |||
| 1005/0402 | 3…240 | 250…500 | |
| 1608/0603 | 4…500 | 200…700 | |
| 2012/0805 | 80…300 | 400…500 | |
| 0603/0201 | 10…120 | 100…300 | |
| 1005/0402 | 6…600 | 200…500 | |
| 1608/0603 | 5…2500 | 100…700 | |
| 2012/0805 | 5…2700 | 200…800 | |
| 3216/1206 | 15…1500 | 300…600 | |
| Za filtriranje mikrovalnih signalnih krugova sa širinom pojasa preko 1 GHz | |||
| 1005/0402 | 200…1000 | 250…450 | |
| 1005/0402 | 600…1800 | 200…300 | |
| Za filtriranje mikrovalnih krugova širine pojasa preko 1 GHz i velike struje | |||
| NOVI! | 1005/0402 | 120…220 | 700…1500 |
| Za filtriranje strujnih krugova s propusnim opsegom do 1 GHz | |||
| 1608/0603 | 10…600 | 2000…6000 | |
Tipične frekvencijske karakteristike impedancije filtara s feritnim čipovima
Važno je poznavati i uzeti u obzir frekvencijski odziv impedancije kako bismo odabrali odgovarajući filtar za čip. Ispod su, za referencu, tipične frekvencijske karakteristike impedancije za nekoliko popularnih serija čip filtara koji se koriste za filtriranje u signalnim i energetskim krugovima.
GB serija
Slika 7 prikazuje tipičan frekvencijski odziv serije GB.
Kako frekvencija raste, raste impedancija filtera. Filter se koristi u relativno niskofrekventnim krugovima s radnim frekvencijama do 1 GHz.
HF serija
Dizajn nove visokofrekventne serije HF feritnih čip filtara s propusnošću većom od 1 GHz ne koristi uzdužno slojevitost (vodoravno), već poprečno (vertikalno). Slika 8 prikazuje frekvencijski odziv impedancije filtra čipa serije HF100505T.
Čip filter serije PBY
Slika 9 prikazuje frekvencijski odziv impedancije filtera feritnih čipova serije PBY dizajniranog za korištenje u strujnim strujnim krugovima s radnim strujama do 6 A.
Odabir i primjena Chilisin čip filtera
Za odabir optimalne vrste feritnog filtra čipa, prije svega, određuje se spektar smetnji, potrebna razina potiskivanja i raspon radnih struja. Na temelju uvjeta primjene odabiru se impedancija i dopušteni DC otpor čip filtra. Na temelju dobivenih parametara odabire se serija i vrsta čip filtera s potrebnim učinkovitim pojasom za suzbijanje buke. Vrijednost struje i otpor posebno su važni kod ugradnje filtara čipa u strujne krugove. Prije svega, morate odabrati one vrste koje osiguravaju rad filtera bez zasićenja. Vrijednost istosmjernog otpora osigurat će najmanji pad napona.
Tablica 3. Tipične vrijednosti impedancije za različite krugove
Tipične primjene feritnih filtara su:
- filtriranje "zvona" u linijama za prijenos podataka;
- odvajanje napona napajanja;
- spoj zemlje.
Učinak filtriranja se povećava sa:
- pomoću shunt kondenzatora spojenih na masu. Izbor kapaciteta kondenzatora ovisi o spektru šuma i frekvenciji prigušenja;
- niska izlazna impedancija izvora.
Čip filtri se obično postavljaju što je moguće bliže uređaju za smetnje kako bi se smanjila efektivna duljina žice antene za RF šum.
Ugradnja EMI filtara na priključke kabela sučelja
Najveće suzbijanje smetnji u kabelima sučelja može se postići korištenjem feritnih čip filtara na mjestima spajanja kabela. Prilikom projektiranja ploče, vrlo je važno osigurati minimalnu impedanciju na visokim frekvencijama između terminala za uzemljenje (GND) EMI filtera na PCB-u i metalnog kućišta.
Filtriranje sabirnice sata
Visokofrekventni satovi su izvori RF smetnji. Frekvencije sata i smetnje mogu se nalaziti blizu jedna drugoj. Stoga je potrebno koristiti filtre s visokim koeficijentom prigušenja i nagibom frekventnog odziva - feritne čip filtere za brze vodove za prijenos signala.
Ugradnja EMI filtara na sabirnice signala
Paralelne podatkovne sabirnice sadrže mnogo signalnih linija koje se prebacuju u isto vrijeme. Promjena signala na adresnim i podatkovnim sabirnicama uzrokuje značajno povećanje impulsne struje koja teče u krugovima uzemljenja (GND) i snage. Stoga je potrebno ograničiti struju koja teče kroz signalne vodove.
Ugradnja čip filtera na mjesta gdje je spojen LVDS kabel
Kabeliranje matične ploče prijenosnog računala do LCD-a povećava zračenu buku računala kroz harmonike LVDS signala i šum integriranih krugova duž signalne linije. Budući da frekvencija odaslanih LVDS signala doseže stotine megaherca, preporuča se korištenje čip filtera serije NB kako bi se spriječilo izobličenje valnog oblika i suzbio šum uobičajenog načina rada. Kada se prenose diferencijalni signali LVDS, magnetski tokovi stvoreni strujom koja teče međusobno se kompenziraju, što dovodi do smanjenja razine šuma. Međutim, prisutnost reflektiranih signala može dovesti do nejednakih struja koje teku kroz parove vodiča. U ovom slučaju prigušnice s uobičajenim načinom rada djeluju kao transformatori za balansiranje struja, što u konačnici pomaže u smanjenju razine elektromagnetskih smetnji.
Suzbijanje LCD smetnji
Grafički kontroler je povezan s LCD drajverima pomoću više signalnih linija koje se istovremeno prebacuju. Ova preklapanja uzrokuju protok visokih impulsnih struja kroz krugove napajanja i uzemljenja. Stoga biste trebali ograničiti struju u signalnim linijama. NB serija feritnih čipova filtera dobro je prikladna za ovu svrhu. Na linijama taktnih signala, osobito onih koje rade pri velikim brzinama i visokim razinama smetnji, koriste se filtri serije HF ili HP, koji imaju visok koeficijent prigušenja i strmine nagiba frekvencijskog odziva. Prijelazni strujni poremećaji također se javljaju u strujnim krugovima. Stoga su za suzbijanje buke u strujnim krugovima ugrađeni feritni čipovi i premosni kondenzatori. Tablica 4 prikazuje primjere tipične primjene feritnih čip filtara u elektroničkoj opremi.
Tablica 4. Tipične primjene Chilisin feritnih čip filtera različitih serija
| Ime | Kategorija aplikacije |
Tipično primjena |
Osnovni parametri | |
| Struja, mA | Impedancija, kOhm | |||
| Filtriranje smetnji u signalnim krugovima širine pojasa do 1 GHz | ||||
| SB | Opća primjena | Pametni telefoni, potrošačka elektronika, digitalni fotoaparati | 50…500 | 0.005…2.7 |
| GB | Opća primjena | Pametni telefoni, mobilna oprema | 100…500 | 0.007…2 |
| Filtriranje smetnji u signalnim krugovima širine pojasa reda 1 GHz | ||||
| NB | Digitalni RF signali | Video dekoderi, DSP sklopovi, Bluetouth, pametni telefoni, digitalne kamere, satelitski prijemnici, tuneri | 50…500 | 0.005…2.7 |
| Filtriranje smetnji u signalnim krugovima s propusnim opsegom većim od 1 GHz | ||||
| HF; HP | Mikrovalni signali preko 1 GHz | Mikrovalni prijemnici i primopredajnici | 50…2000 | 0.12…1.8 |
| Filtriranje smetnji u strujnim krugovima do 6 A | ||||
| PB | Električni krugovi opće namjene | DC / DC pretvarači, video dekoderi, USB / IEEE1394 sklopovi, LAN sučelja, video kartice, digitalne kamere | 800…6000 | 0.005…1.5 |
| UPB | Krugovi velike struje | DC/DC pretvarači | 4000…6000 | 0.005…0.33 |
Kompatibilnost i zamjenjivost
Chilisin tehnologija višeslojnog feritnog čipa u potpunosti je konzistentna s tehnologijom višeslojnog feritnog filtarskog čipa koju koriste vodeći proizvođači kao što su TDK, Murata, T-Yuden, Vishay, Sumida, Kemet. Chilisin feritni čip filtri su po svojim parametrima potpuno identični čip filterima drugih proizvođača, te se mogu preporučiti kao alternativna zamjena. Serija filtara s feritnim čipovima prikazana u tablici 5. potpuni su ili bliski analozi odgovarajućih Chilisin komponenti.
Tablica 5. Korespondencija analoga Chilisin feritnih čip filtara različitih proizvođača
| Šifra veličine, mm / inča |
Društvo | |||
| Chilisin | Murata | TDK | Taiyo yuden | |
| SB serija | ||||
| 0603/0201 | MMZ0603ShhhC | |||
| 1005/0402 | MMZ1005ShhhC | |||
| 1608/0603 | MMZ1608ShhhC | |||
| 2012/0805 | / | MMZ2012ShhhC | ||
| 0603/0201 | MMZ0603YhhhC | |||
| 1005/0402 | MMZ1005YhhhC | / | ||
| 1608/0603 | MMZ1608YhhhC | / | ||
| 2012/0805 | MMZ2012YhhhC | – | ||
| GB serija | ||||
| 1608/0603 | MMZ1608ShhhC | – | ||
| 2012/0805 | / | MMZ2012ShhhC | ||
| NB serija | ||||
| 1005/0402 | ||||
| 1608/0603 | ||||
| 2012/0805 | – | |||
| 1005/0402 | ||||
| 1608/0603 | – | |||
| 0603/0201 | BLM03AX (PG) | MPZ0603ShhhC | ||
| 1005/0402 | ||||
Jeste li ikada primijetili mali cilindar na kabelu za napajanje vašeg prijenosnog računala? Ako ne, pobliže pogledajte punjenje bilo kojeg prijenosnog računala. Na kabelu blizu samog konektora nalazi se mala plastična bačva koja je umetnuta u laptop.
Ne, naravno da sam znao da ne postoji neka komplicirana naprava i ne samo komad plastike, ali svejedno nisam mogao doći do toga da sve točno i detaljnije saznam.
Danas je takav dan. Znate li sigurno? Provjerite sami za svaki slučaj...
Ispada da ovaj nenametljiv cilindar obavlja vrlo važnu funkciju! Djeluje kao visokopropusni filtar i neutralizira smetnje koje mogu doći iz dovodnog kabela. Taj se uređaj naziva feritni prsten ili feritni filter.
Iznenađujuće, u ovoj bačvi nema mikro krugova ili drugih elektroničkih uređaja. Ako ga otvorite i pogledate iznutra, tamo nećete vidjeti ništa zanimljivo. Samo prolazi kroz mali, šuplji cilindar od čvrstog materijala. U nekim slučajevima, kabel će se omotati oko njega.
Ovaj cilindar je izrađen od ferita, kemijskog spoja željeznog oksida s oksidima drugih metala, koji je u biti magnetski izolator. U ovoj tvari ne nastaju vrtložne struje, stoga se ferit vrlo brzo ponovno magnetizira u vremenu s frekvencijom elektromagnetskog polja.
Nije tajna da je svaki neoklopljeni kabel za napajanje izvor elektromagnetskih smetnji koje mogu izobličiti informacijske signale unutar računala. A feritni prsten djeluje kao filter i sprječava širenje ove smetnje.
Prije se u tu svrhu koristila zaštita cijelog kabela bakrenom pletenicom, ali feritni prstenovi su mnogo jeftiniji, stoga se široko koriste u modernoj elektrotehnici.
Usput, feritni prstenovi ne samo da sprječavaju stvaranje neželjenih elektromagnetskih polja, već i štite signal unutar kabela od vanjskih smetnji. Stoga se takvi cilindri, osim na kabelima za napajanje, mogu naći i na kabelima za spajanje monitora, kamera ili kamera.
Kako povećati učinak smanjenja buke kabelskog ferita
1. Produljite dio kabela koji je pokriven feritnom jezgrom.
2. Povećajte presjek feritne jezgre.
3. Unutarnji promjer ferita kabela trebao bi biti najbliži (idealno jednak) vanjskom promjeru kabela.
4. Ako konstrukcijske značajke para kabel-ferit dopuštaju, možete napraviti nekoliko zavoja (obično jedan ili dva) kabela oko feritne jezgre. Ukratko, najbolja feritna jezgra je najduža i najdeblja koja se može postaviti na određeni kabel. U tom slučaju, unutarnji promjer ferita kabela trebao bi se, koliko je to moguće, podudarati s vanjskim promjerom kabela.
Da, točno, ponekad sam naišao na takve bačve odvojeno pričvršćene na opremu:
Kako koristiti ferit kabela?
Ponekad u prodaji možete pronaći odvojive kabelske ferite u plastičnoj ovojnici (termoskupljajuća cijev) s dva zasuna. Kako ih koristiti? Otvoreni feritni cilindar postavlja se na kabel, koji mora biti zaštićen od elektromagnetskih smetnji i smetnji, otprilike 3 cm od kraja kabela. Oko školjke cilindra napravljena je petlja. Nakon toga, školjka škljocne na svoje mjesto. Za pouzdanost, drugi kraj kabela možete opremiti feritnom bačvom.
Zašto onda nema feritnih perli na svim kabelima? Budući da feritne perle nisu jedini način zaštite žice od smetnji. Zaštita žice nije ništa manje učinkovita. Ili je kabel jednostavno jeftin i nije kvalitetan.
izvori
Na običnim računalnim sustavima koje možete pronaći kod kuće ili u uredu, na krajevima žica koje povezuju jedinicu sustava s mišem, tipkovnicom, monitorom itd. postoje mali cilindri. Također se često mogu vidjeti na kabelima koji vode od prijenosnog računala ili pisača do napajanja. Ovaj element naziva se feritni filter (ili feritni prsten, feritni cilindar). Njegova je svrha smanjiti učinak elektromagnetskih i radiofrekventnih smetnji na signal koji se prenosi preko kabela.
Feritni filtar je samo čvrsti komad ferita: kemijski spoj željeznog oksida s oksidima drugih metala koji ima jedinstvena magnetska svojstva i nisku električnu vodljivost, što ferite čini bez premca među drugim magnetskim materijalima u visokofrekventnoj tehnologiji. Korištenje feritnog prstena značajno (za nekoliko stotina ili čak tisuću puta) povećava induktivnost žice, što osigurava suzbijanje visokofrekventnih smetnji. Feritni prsten se ugrađuje na kabel tijekom njegove proizvodnje ili se, prerezan na dva dijela, može staviti na kabel nakon proizvodnje. Ferit je zapakiran u plastičnu kutiju – ako je otvorite, vidjet ćete komad metala unutra.
Računala su vrlo bučni uređaji. Matična ploča u kućištu računala oscilira frekvencijom od oko jednog kiloherca. Tipkovnica ima zaseban procesor koji također oscilira na visokim frekvencijama. Sve to dovodi do stvaranja radijske buke oko sustava. U većini slučajeva, ovaj se šum može eliminirati korištenjem metalnog kućišta za zaštitu od elektromagnetskih polja.
Drugi izvor buke su žice koje povezuju uređaje. Djeluju kao dobre, dugačke antene, hvataju signale s drugih kabela, radio i TV odašiljača i utječu na rad radio i TV uređaja. Ferit eliminira emitirane signale. Feritni cilindri pretvaraju visokofrekventne elektromagnetske vibracije u toplinu. Stoga se postavljaju na krajeve većine žica.
Ovisno o vrsti kabela i njegovoj debljini potrebno je ugraditi prstenove od različitih vrsta ferita. Na primjer, filtar instaliran na višežilnom kabelu (kao što je podatkovni kabel, kabel za napajanje ili sučelje: USB, video, itd.) stvara zajednički transformator u ovom području, koji, propuštajući protufazne signale (noseći korisne informacija), odražava (ne prolazi) šum uobičajenog načina rada. U tom slučaju ne smije se koristiti upijajući ferit kako bi se izbjegao poremećaj prijenosa podataka, a poželjna je upotreba feromagnetskih materijala veće frekvencije. Ako je kabel jednožilni, poželjno je potražiti filtar od materijala koji će raspršiti visokofrekventne signale umjesto da ih reflektira natrag u kabel.
Deblji feritni cilindri pomažu u učinkovitijoj borbi protiv smetnji. Ali moramo obratiti pozornost na činjenicu da preveliki filteri nisu prikladni za korištenje i rezultat njihovog rada više se neće razlikovati u praksi od nešto manjih filtara. Stoga bi se trebali koristiti filteri optimalnih veličina: širina otvora prstena trebala bi se idealno podudarati s debljinom žice, a širina samog prstena trebala bi biti približno jednaka širini konektora ovog kabela.
Imajte na umu da feritne perle nisu jedine koje pomažu u borbi protiv buke. Za bolju vodljivost koristite deblje kabele! Odaberite duljinu žice na temelju udaljenosti između spojenih uređaja, ne biste trebali kupiti duži kabel. Razgovarali smo o maksimalnoj duljini raznih kabela na kojoj prenose informacije bez gubitaka.
Unutarnji i vanjski računalni kabeli mogu djelovati kao minijaturne antene jer pretvaraju napon i strujni šum u elektromagnetsko zračenje.
Feritne perle za ravne i okrugle kabele osiguravaju učinkovito suzbijanje struja buke prije nego što se emitiraju kao elektromagnetske smetnje.
Neoklopljeni kabeli emitiraju smetnje zbog zajedničkog šuma, a to je struja visoke frekvencije koja teče u jednom smjeru kroz sve vodiče kabela, kroz njihove bakrene vodiče, te stvaraju magnetsko polje određene veličine i smjera.
Feriti u kabelu prigušuju struje buke tako što "hvataju" magnetsko polje i rasipaju dio njegove energije u obliku topline, što znači da feritni element postavljen preko kabelskih vodiča stvara veliku aktivnu impedanciju za uobičajene struje. Feriti se mogu koristiti na unutarnjim kabelima za napajanje istosmjernom ili izmjeničnom strujom, te na vodičima koji prenose analogne i digitalne signale.
Proizvođači elektroničke opreme koriste ferite za suzbijanje elektromagnetskog zračenja iz vanjskih napojnih i signalnih kabela jedinica računalnih sustava, monitora, tipkovnica, pisača i drugih perifernih uređaja.
Dugi vanjski energetski i signalni kabeli djeluju kao antene, učinkovito zračeći smetnje koje nastaju unutar kućišta instrumenta u vanjsko okruženje.Upotreba feritnih proizvoda omogućuje vam da smanjite zahtjeve za ekranizacijom vanjskih kabela i u mnogim slučajevima omogućuje smanjenje njihove cijene.
Ferite kabela za odbijanje elektromagnetskih smetnji treba odabrati na temelju primjene, a ferit kabela treba osigurati maksimalnu serijsku impedanciju za frekvencije signala šuma.
Nakon što su odabrani materijal i približne dimenzije jezgre, serijska impedancija koju stvara i učinak smanjenja buke mogu se optimizirati na sljedeći način:
1. Povećanje duljine dijela vodiča prekrivenog feritom; 2. Povećanje presjeka feritne jezgre (osobito za strujne krugove);
3. Odabir jezgre čiji je unutarnji promjer najbliži vanjskom promjeru vodiča ili kabela;
faqhard.ru
Feritni filter - čemu služi
16. lipnja 2016. 21. lipnja 2016U našem svakodnevnom životu pojavila se velika raznolikost računalne tehnologije koja radi na visokofrekventnim strujama. Uostalom, što je veća frekvencija, to je veća brzina obrade informacija.
Najlakši način za rješavanje PEMIN-a je povećanje induktiviteta.
Induktivnost je pokazatelj omjera veličine struje koja prolazi kroz krug i magnetskog toka koji on stvara. Ako govorimo o ravnim žicama, tada induktivnost znači vrijednost koja karakterizira energiju magnetskog polja (ovdje se struja smatra konstantnom vrijednošću).
Induktivnost se može povećati korištenjem posebnog feritnog prstena. Kako feritni filtri izgledaju na kabelima možete vidjeti na fotografiji ispod.
Feritne kuglice su komponente kruga koje se koriste kao pasivni elementi za filtriranje visokofrekventnih smetnji povećanjem induktivnosti vodiča i apsorbiranjem smetnji koje prelaze unaprijed određeni prag.
Takva svojstva feritnom filteru daje materijal od kojeg je izrađen – ferit.
Ferit je opći naziv za spojeve na bazi željeznog oksida i oksida drugih metala. Feriti kombiniraju svojstva feromagneta i poluvodiča (ponekad dielektrika) i stoga se koriste kao jezgre zavojnica, trajnih magneta, djeluju kao apsorberi visokofrekventnih elektromagnetskih valova itd.
Feritne perle koje se uskoče - kako rade
Rad feritnog filtra izravno ovisi o karakteristikama materijala od kojeg je izrađen. Zbog posebnih dodataka oksida raznih metala mijenjaju se svojstva ferita.
U osnovi, postoji nekoliko načina korištenja feritnih prstenova:
- Na jednožilnim (jednofaznim) žicama može, naprotiv, apsorbirati zračenje u određenom rasponu, pretvarajući smetnje u toplinsku energiju. Tako se negativne frekvencije mogu apsorbirati (odsjeći) feritnim prstenom.
- Na jednožilnim žicama, gdje radi kao svojevrsno pojačalo, budući da vraća dio visokofrekventnog magnetskog polja natrag u kabel, što dovodi do povećanja signala u zadanom rasponu.
- Na nasukanim žicama ferit djeluje kao zajednički transformator koji prenosi neuravnotežene signale u kabelu (strujne impulse, na primjer, u podatkovnim kabelima ili strujnim krugovima istosmjerne struje) i potiskuje uravnotežene signale (koje u takvim kabelima potencijalno mogu uzrokovati samo elektromagnetski smetnje).
Gdje koristiti i kako odabrati feritni filter
Ako govorimo o praktičnoj primjeni, onda se na energetskim kabelima koriste feritni prstenovi kako bi se smanjile smetnje koje sami kabeli mogu stvoriti, a na signalu (prijenos podataka) feritima gase moguće vanjske smetnje i smetnje.
Feritni kabelski filteri mogu biti ugradbeni (kabel se već prodaje s feritnim prstenom) ili zasebni (najčešće su to modeli koji škljocaju oko žice), koji ne zahtijevaju nikakve preinake na samom kabelu.
Žica se može umetnuti u središte feritnog filtra (dobiva se zavojnica s jednim okretom), ili može formirati nekoliko zavoja oko prstena (toroidni namot). Posljednja metoda značajno povećava učinkovitost filtera.
Da biste odabrali feritni prsten za zadane zahtjeve, morate znati karakteristike materijala od kojeg je izrađen i dimenzije proizvoda.
Na primjer, donja tablica prikazuje glavne karakteristike feritnih filtara dostupnih na tržištu.
| Obilježava | RF-35M | RF-50M | RF-70M | RF-90M | RF-110S | RF-110A | RF-130S | RF-130A |
| Impedancija, Ohm (za frekvenciju od 50 MHz) | 165 | 125 | 95 | 145 | 180 | 180 | 190 | 190 |
| Grafikon ovisnosti impedancije o frekvenciji, na slici br. | 4 | 5 | 6 | 7 | 3 | 8 | 3 | 3 |
| Promjer rupe, mm | 3.5 | 5 | 7 | 9 | 11 | 11 | 13 | 13 |
| Veličina, mm | 25x12 | 25x13 | 30x16 | 35x20 | 35x20 | 33x23 | 39x30 | 39x30 |
| Težina, g | 6 | 6.5 | 12 | 22 | 44 | 40 | 50 | 50 |
Grafikon frekvencije u odnosu na impedanciju
Impedancija je ukupni unutarnji otpor elementa električnog kruga na izmjeničnu (harmoničku) struju (signal). Mjeri se, kao i obični otpor, u omima.
Drugi važan parametar feritnih filtara je njihova magnetska propusnost.
Permeabilnost je koeficijent koji karakterizira odnos između magnetske indukcije i jakosti magnetskog polja u tvari.
Na temelju gore navedenog, kako bi naznačili glavna svojstva feritnih filtara, proizvođači pribjegavaju sljedećim oznakama:
3000HH D * d * h, gdje je:
- 3000 je pokazatelj početne magnetske permeabilnosti ferita,
- HH je feritna klasa (najčešće je to HH - ferit opće namjene, ili HM - za slaba magnetska polja),
- D - najveći (vanjski) promjer,
- d - manji (unutarnji) promjer,
- h - visina toroida.
Evo tipičnih primjera upotrebe ferita:
- Marka 100NN može se koristiti za kablove s frekvencijama do 30 MHz,
- 400NN - s frekvencijama ne većim od 3,5 MHz,
- 600NN - s frekvencijama do 1,5 MHz
- 1000NN - do 400 kHz.
To jest, na primjer, antenski feritni filtar mora biti klase HH.
Ali feritni filtar za USB kabel najbolje je odabrati s markom HM (za kabele sa slabim magnetskim poljem).
Omjer marki i učestalosti je sljedeći:
- 1000NM - koristi se s kabelima koji rade na frekvenciji ne većoj od 1 MHz,
- 1500NM - ne više od 600 kHz,
- 2000NM i 3000NM - ne više od 450 kHz.
Kako namotati feritne perle
U većini slučajeva dovoljno je odabrati ispravnu feritnu kuglicu i pričvrstiti je na kabel bliže priključku na uređaj.
Shema namota se okreće oko feritnog prstena Međutim, u nekim slučajevima, da biste povećali impedanciju, kabel možete napraviti nekoliko zavoja oko feritnog prstena, a zatim će se impedancija povećati višestruko od kvadrata broja zavoja. To jest, 4 puta iz dva okreta, i 9 puta iz 3 okreta.
U praksi je, naravno, stvarno povećanje nešto manje od teoretskog.
Kako bi feritni prsten nakon namotavanja škljocnuo na svoje mjesto, potrebno je unaprijed odrediti broj zavoja žice i izračunati unutarnji promjer filtera tako da se zatvori bez drobljenja kabela.
filteru.ru
Čemu služi feritni filter ili kabelski prsten?
Vjerojatno ste više puta primijetili da na žicama prijenosnog računala, monitora i druge elektroničke opreme postoje neshvatljiva zadebljanja u obliku cilindra. To se radi s razlogom ili zbog ljepote. Činjenica je da je plastični cilindar poseban feritni filter. Ljudi ga često nazivaju filterom za suzbijanje visokofrekventnih smetnji ili, jednostavnije, filterom "šuma". Zašto i čemu služi?
Činjenica je da je svaki uređaj spojen na električnu mrežu izvor elektromagnetskih valova, koji su, zauzvrat, visokofrekventne smetnje koje utječu na rad drugih uređaja u blizini. Dugi vanjski kabeli za napajanje i sučelje djeluju kao svojevrsne antene, koje se prilično snažno zrače u vanjsko okruženje smetnjama koje oprema stvara tijekom rada. To može uvelike utjecati na performanse WiFi mreža, radija i preciznih instrumenata.Kako se to ne bi dogodilo, kabel mora biti zaštićen. Ali tada će mu cijena značajno skočiti! U pomoć je priskočio feritni prsten i filteri od ovog materijala.
Kako funkcionira feritni filter
Ferit je poseban materijal sastavljen od spoja željeznog oksida i niza drugih metala koji ne provodi struju i učinkovito apsorbira elektromagnetske valove. Feritna kuglica je izvrstan magnetski izolator i tako filtrira visokofrekventne smetnje i elektromagnetsku buku. Apsorbira elektromagnetske valove dok izlaze iz elektroničke opreme prije nego što se pojačaju u kabelu, kao u anteni.
Feritni filtar je jezgra izrađena od ovog materijala u obliku cilindra, koja se stavlja na kabel odmah u proizvodnji ili kasnije. Kada ga sami instalirate, mora se nalaziti što bliže izvoru smetnji. Samo to će spriječiti prijenos smetnji kroz druge strukturne elemente aparata, gdje ih je mnogo teže filtrirati.
set-os.ru
Čemu služe feritne perle?
Mnogi od vas su, naravno, vidjeli male cilindre na krajevima žica. Ovo su feritne perle. Znate li koju ulogu imaju? Pokušajmo zajedno razumjeti ovo pitanje.
Zašto se postavljaju feritni filteri?
Vrlo često na forumima naiđem na tvrdnju da feritni prstenovi služe samo za sprječavanje kabela da emitira smetnje! Je li ova izjava istinita? Ovo je djelomično točno. Ali vrijedi samo za strujne žice.Zašto onda stavljati feritne filtere na HDMI? Uostalom, žica ne zrači smetnje! 
To je tako jednostavno! Ferit, zbog svojih jedinstvenih svojstava, može uhvatiti magnetsko polje i raspršiti ga u obliku topline, drugim riječima, sposoban je ublažiti smetnje buke u kabelu. A to igra veliku ulogu u kvaliteti digitalnog signala.
Zašto onda mnogi HDMI kabeli nemaju feritne perle? Budući da feritne perle nisu jedini način zaštite žice od smetnji. Zaštita žice nije ništa manje učinkovita.
Hoće li se kvaliteta signala povećati ako na žicu ugradite feritne prstenove? Odgovor je - povećat će se !!! Ali to uopće ne znači da ćete to primijetiti.
