În viața noastră de zi cu zi a apărut o mare varietate de tehnologie computerizată, care funcționează pe curenți de înaltă frecvență. La urma urmei, cu cât frecvența este mai mare, cu atât viteza de procesare a informațiilor este mai mare.
Curenții de înaltă frecvență impun însă o serie de limitări tehnice asupra cablurilor de legătură pentru transportarea unor astfel de semnale. Acest lucru se datorează în primul rând radiațiilor electromagnetice false și interferențelor (PEMIN).
Cel mai simplu mod de a face față PEMIN este creșterea inductanței.
Inductanța este un indicator al raportului dintre mărimea curentului care trece prin circuit și fluxul magnetic generat de acesta. Dacă vorbim de fire drepte, atunci inductanța înseamnă valoarea care caracterizează energia câmpului magnetic (aici curentul este considerat o valoare constantă).
Inductanța poate fi mărită prin utilizarea unui inel special de ferită. Cum arată filtrele de ferită pe cabluri poate fi văzut în fotografia de mai jos.
Inele de ferită- Acestea sunt componente ale unui circuit electric care sunt folosite ca elemente pasive pentru a filtra interferența de înaltă frecvență prin creșterea inductanței conductorului și absorbția interferențelor care depășesc un prag prestabilit.
Astfel de proprietăți ale filtrului de ferită sunt date de materialul din care este fabricat - ferită.
Ferita este denumirea generală pentru compușii pe bază de oxid de fier și oxizi ai altor metale. Feritele combină proprietățile feromagneților și semiconductorilor (uneori dielectrici) și de aceea sunt folosite ca miezuri de bobine, magneți permanenți, acționează ca absorbanți ai undelor electromagnetice de înaltă frecvență etc.
Mărgele de ferită snap-on - cum funcționează
Funcționarea unui filtru de ferită depinde direct de caracteristicile materialului din care este fabricat. Datorită adăugărilor speciale de oxizi ai diferitelor metale, proprietățile feritei se modifică.
În principiu, există mai multe moduri de a utiliza inele de ferită:
- Pe firele cu un singur nucleu (monofazate), poate, dimpotrivă, absorbi radiația într-un anumit domeniu, transformând interferența în energie termică. Astfel, frecvențele negative pot fi absorbite (decupate) de inelul de ferită.
- Pe firele cu un singur nucleu, unde funcționează ca un fel de amplificator, deoarece returnează o parte din câmpul magnetic de înaltă frecvență înapoi la cablu, ceea ce duce la o creștere a semnalului într-un interval dat.
- Pe firele spiralate, ferita acționează ca un transformator de mod comun care transmite semnale dezechilibrate în cablu (impulsuri de curent, de exemplu, în cablurile de date sau circuitele de alimentare CC) și suprimă semnalele echilibrate (care pot fi cauzate în astfel de cabluri numai de electromagnetice). interferență).
Unde să utilizați și cum să alegeți un filtru de ferită
Dacă vorbim despre practica de utilizare, atunci pe cablurile de alimentare, inelele de ferită sunt folosite pentru a reduce interferența pe care cablurile în sine le pot crea, iar pe semnal (transmiterea datelor) feritele sting posibile interferențe și interferențe externe.
Filtrele de cablu de ferită pot fi încorporate (cablul este deja vândut cu un inel de ferită) sau separate (cel mai adesea acestea sunt modele care se fixează în jurul firului), care nu necesită nicio modificare a cablului în sine.
Firul poate fi introdus în centrul filtrului de ferită (se obține o bobină cu o singură tură), sau poate forma mai multe spire în jurul inelului (înfășurare toroidală). Această din urmă metodă crește semnificativ eficiența filtrului.
Pentru a alege un inel de ferită pentru cerințele date, trebuie să cunoașteți caracteristicile materialului din care este fabricat și dimensiunile produsului.
De exemplu, tabelul de mai jos prezintă principalele caracteristici ale filtrelor de ferită disponibile pe piață.
Marcare | RF-35M | RF-50M | RF-70M | RF-90M | RF-110S | RF-110A | RF-130S | RF-130A |
Impedanță, Ohm (pentru o frecvență de 50 MHz) | 165 | 125 | 95 | 145 | 180 | 180 | 190 | 190 |
Graficul dependenței impedanței de frecvență, în figura nr. | 4 | 5 | 6 | 7 | 3 | 8 | 3 | 3 |
Diametru gauri, mm | 3.5 | 5 | 7 | 9 | 11 | 11 | 13 | 13 |
Dimensiune, mm | 25x12 | 25x13 | 30x16 | 35x20 | 35x20 | 33x23 | 39x30 | 39x30 |
Greutate, g | 6 | 6.5 | 12 | 22 | 44 | 40 | 50 | 50 |
Graficul frecvență versus impedanță
Impedanța este rezistența internă totală a unui element dintr-un circuit electric la un curent (semnal) alternativ (armonic). Se măsoară, ca și rezistența obișnuită, în ohmi.
Un alt parametru important al filtrelor de ferită este permeabilitatea lor magnetică.
Permeabilitatea este un coeficient care caracterizează relația dintre inducția magnetică și puterea câmpului magnetic dintr-o substanță.
Pe baza celor de mai sus, pentru a indica principalele proprietăți ale filtrelor de ferită, producătorii recurg la următorul marcaj:
3000HH D * d * h, unde:
- 3000 este un indicator al permeabilității magnetice inițiale a feritei,
- HH este un grad de ferită (cel mai adesea este HH - ferite de uz general sau HM - pentru câmpuri magnetice slabe),
- D - cel mai mare diametru (exterior),
- d - diametru (interior) mai mic,
- h - înălțimea toroidului.
Iată exemple tipice de utilizare a feritelor:
- Marca 100NN poate fi utilizată pentru cabluri cu frecvențe de până la 30 MHz,
- 400NN - cu frecvențe care nu depășesc 3,5 MHz,
- 600NN - cu frecvențe de până la 1,5 MHz
- 1000NN - până la 400 kHz.
Adică, de exemplu, un filtru de ferită antenă trebuie să fie de calitate HH.
Dar un filtru de ferită pentru un cablu USB este cel mai bine ales cu marca HM (pentru cabluri cu un câmp magnetic slab).
Raportul dintre mărci și frecvențe este următorul:
- 1000NM - utilizat cu cabluri care funcționează la o frecvență de cel mult 1 MHz,
- 1500NM - nu mai mult de 600 kHz,
- 2000NM și 3000NM - nu mai mult de 450 kHz.
În cele mai multe cazuri, este suficient să selectați perla de ferită corectă și să o fixați pe cablu mai aproape de conexiunea la dispozitiv.
Schema de înfășurare se rotește în jurul unui inel de ferită
Cu toate acestea, în unele cazuri, pentru a crește impedanța, puteți face cablul mai multe spire în jurul inelului de ferită, iar apoi impedanța va crește în multipli ai pătratului numărului de spire. Adică de 4 ori din două ture și de 9 ori din 3 ture.
În practică, desigur, mărirea reală este puțin mai mică decât cea teoretică.
Pentru ca inelul de ferită să se fixeze în poziție după înfășurare, este necesar să se determine în prealabil numărul de spire de sârmă și să se calculeze diametrul interior al filtrului, astfel încât să se închidă fără a zdrobi cablul.
Filtrele cu cip de ferită sunt concepute pentru a suprima interferențele electromagnetice în diferite noduri ale echipamentelor electronice, unde se utilizează o densitate mare de ansamblu a componentelor, frecvențe de operare ridicate, unde este necesar un nivel ridicat de imunitate la zgomot și o scădere a nivelului de EMI. Compania taiwaneză, folosind cele mai moderne tehnologii, produce o gamă largă de filtre cu cipuri de ferită multistrat cu un raport excelent preț-performanță.
O perlă de ferită este o componentă electrică pasivă utilizată pentru a suprima zgomotul de înaltă frecvență în circuitele electrice. Perlele de ferită sunt construite sub forma unui cilindru, inel sau torus de ferită gol, în interiorul căruia trece un conductor de curent. Pentru a crește inductanța filtrului de ferită, poate fi utilizată și o înfășurare toroidală cu mai multe ture. Granulele de ferită sunt utilizate atât pe firele de semnal pentru a atenua zgomotul extern, cât și pe firele de alimentare pentru a reduce propriile RFI.
Filtre cu așchii de ferită multistrat
Pentru SMD, proiectarea filtrelor de ferită este realizată prin utilizarea tehnologiei structurii filmului multistrat. Este necesară o inductanță de înaltă densitate pentru a crește eficiența filtrului în volume mici. Pentru aceasta, se folosește o înfășurare integrală, realizată pe o structură de film multistrat.
Pe fiecare strat al substratului subțire, se formează o structură de film de o jumătate de tură a înfășurării. O rotire a înfășurării se face pe două straturi. Când sunt sinterizate zeci sau sute de straturi, secțiunile conductoarelor sunt conectate, în urma cărora se formează o bobină volumetrică cu miez de ferită. Straturile pot fi amplasate atât în plan orizontal (design tipic), cât și în vertical (filtre pentru gama de microunde peste 1 GHz). Figura 1 prezintă topologiile straturilor într-o structură de filtru cu cip de ferită.
Structura folosește folii de ferită mangan-zinc și nichel-zinc. Utilizarea diferitelor materiale de ferită, dimensiuni și topologie de strat oferă filtre cu cip cu parametri diferiți.
Figura 2 prezintă structura unui filtru cu cip cu o topologie de strat orizontal a unei înfășurări integrale.
Utilizarea unei structuri bobine suplimentare în locul unei tije de ferită monolitică convențională permite o impedanță crescută într-o amprentă mai mică. De fapt, o anumită parte a filtrelor cu cip de ferită sunt proiectate exact ca o tijă de ferită cu doi electrozi.
Filtrele de ferită cu așchii pentru filtrarea interferențelor electromagnetice sunt fabricate folosind o tehnologie multistrat folosind materiale feromagnetice nichel-zinc. Figura 3 prezintă structura și procesul de formare a filtrelor cu cipuri de ferită multistrat. Structura bobinei este formată din mai multe straturi de material ferită.
Tehnologia de producție a filtrelor EMI cu ferită multistrat este exact aceeași ca și pentru producția de inductori cu cip multistrat. Numai că folosesc diferite tipuri de materiale pentru a forma straturi de ferită. Pentru filtrele cu așchii de ferită se folosește un material cu absorbție mare, iar pentru inductorii cu așchii, dimpotrivă, cu absorbție mai mică la frecvențe înalte.
Filtrele cu cip de ferită sunt foarte asemănătoare ca aspect cu condensatoarele ceramice. Figura 4 prezintă aspectul filtrului de cip de ferită Chilisin.
Parametrii principali ai filtrelor cu așchii de ferită Chilisin
Principalii parametri prin care se face alegerea filtrelor cu cip sunt: intervalul de frecvență de funcționare, impedanța la frecvența de testare de 100 MHz (în ohmi), rezistența DC (în ohmi), curentul maxim admisibil, abaterea admisă a impedanței de la nominal, forma factorul (dimensiunile carcasei), precum și domeniul de temperatură de funcționare.
Impedanța nominală este în general cotată la 100 MHz. Pentru intervalul de microunde, valorile tipice ale impedanței sunt date la 1000 MHz.
Abaterea admisibilă de la valoarea nominală este dată în unități relative. Dimensiunile, ratingurile de impedanță și răspândirea impedanței sunt incluse în numele componentei. Pentru a selecta filtrul necesar, este important să cunoașteți alți parametri care nu sunt dați în nume. Sunt enumerate în documentația tehnică a componentei. Aceasta:
- rezistența la inductanță DC (în ohmi);
- limitarea curentului de funcționare la care nu există saturație a materialului de inductanță ferită (în mA);
- tip de răspuns în frecvență al impedanței.
Tabelul 1 prezintă dimensiunile posibile pentru filtrele cu așchii de ferită Chilisin.
Tabelul 1. Dimensiunile filtrelor cu așchii de ferită Chilisin
Cod | Dimensiune (Lxlxh), mm | Codul EIA |
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 |
Curent nominal
Acesta este curentul constant maxim care poate curge prin cipul filtrului. Pentru ferite, este definită ca curentul la care componenta nu se încălzește până la mai mult de 20 ° C. La curenți mai mari care curg prin componentă, ferita este saturată și, ca urmare, impedanța scade la 25%.
Rezistenta DC
Rezistența DC a unui filtru de cip depinde de lungimea cipului, de numărul de straturi din ferită, de grosime și de configurație. Rezistența se măsoară la temperatura camerei. Filtrele cu cip au o rezistență DC de la câțiva mΩ la câțiva ohmi, în funcție de tip.
Caracteristicile de frecvență ale impedanței filtrelor cu așchii de ferită
Circuitul echivalent pentru un filtru cu cip de ferită este inductanța și rezistența în serie.
Valoarea rezistenței este foarte dependentă de frecvența semnalului transmis. Granulele de ferită EMI sunt inductori cu pierderi mari de inversare a magnetizării. Această caracteristică este principala diferență între filtrele cu cip și inductorii cu cip.
Filtrele cu așchii sunt fabricate din ferite speciale cu pierderi mari de inversare a magnetizării. Această energie este eliberată sub formă de căldură. Căldura este generată pe rezistența activă, nu pe inductanță! Impedanța unui filtru cu cip este determinată de două componente: activă și reactivă. Formula pentru determinarea impedanței:
unde R este componenta activă și X este cea reactivă. Ambele componente sunt dependente de frecvență. În documentația pentru inductanța chipului pentru fiecare serie, sunt date caracteristicile de frecvență ale impedanței și componentelor acesteia. Figura 5 prezintă răspunsul tipic în frecvență de impedanță al unui filtru cu cip de ferită. X este partea reactivă a impedanței, R este partea activă, Z este impedanța totală.
După cum se poate observa din figură, după 30 MHz rezistența activă prevalează asupra reactanței. Sub frecvența de rezonanță, impedanța componentei este determinată în esență de componenta inductivă. În intervalul 50 ... 100 MHz, situația se schimbă. Componenta activă a pierderilor domină cu o frecvență crescândă, în timp ce componenta inductivă tinde spre zero. Impedanța filtrelor cu cip crește odată cu frecvența, ceea ce este tipic pentru inductorii cu cip. Caracteristica principală a impedanței inductanței (Z) este reactanța (X). Pe de altă parte, deoarece filtrul se bazează pe un material ferit care are pierderi mari la frecvențe înalte, principala caracteristică în domeniul de înaltă frecvență este componenta rezistivă (R). În comparație cu inductanța convențională, filtrul cu cip de ferită are o capacitate mai bună de absorbție a energiei EMP, oferind efect de suprimare a zgomotului de înaltă frecvență.
Sistem de desemnare a filtrului cu așchii de ferită multistrat Chilisin
Figura 6 prezintă notația pentru filtrele cu chip de ferită Chilisin. Această denumire este aplicabilă următoarelor serii de filtre EMI cu ferită Chilisin Chilisin: SB, GB, PB, UPB, NB, HF, VPB.
- numele seriei este determinat de tehnologie, precum și de caracteristicile de proiectare și aplicație;
- dimensiuni caroserie: A, B, C, mm;
- tip de ambalaj: T (tip bobina) - în bobină, B (vrac) - în vrac;
- valoarea impedanței nominale este dată la o frecvență de testare de 100 MHz, de exemplu, 10 ... 1000 Ohm;
- cod de răspândire a valorilor de impedanță admisibile de la nominal. Abaterea admisibilă de la nominal pentru diferite grupuri este dată în unități relative;
- coduri de abatere: Y = ± 25%; M = ± 20%; T = ± 30%.
Trebuie remarcat faptul că, pentru filtrele EMP de ferită, nu este atât de mult acuratețea mare a valorii nominale a impedanței care este importantă, cât acuratețea valorii inductanței pentru inductoarele cu cip de ferită.
Tabelul 2 rezumă parametrii de bază pentru diferite serii de filtre cu cip multistrat din ferită Chilisin.
Tabelul 2. Parametrii de bază ai filtrelor cu așchii de ferită Chilisin
Nume | Cod dimensiune standard, mm / inch | Impedanta, Ohm | Limitarea curentului de funcționare, mA |
Pentru circuite de semnal LF de până la 1 GHz | |||
NOU! | 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 | |
NOU! | 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 | |
Pentru șine de alimentare de până la 1 GHz | |||
NOU! | 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 | |
NOU! | 1005/0402 | 33…600 | 900…3000 |
NOU! | 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 | |
Pentru filtrarea circuitelor de semnal RF de până la 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 | |
Pentru filtrarea circuitelor de semnal cu microunde cu o lățime de bandă peste 1 GHz | |||
1005/0402 | 200…1000 | 250…450 | |
1005/0402 | 600…1800 | 200…300 | |
Pentru filtrarea circuitelor cu microunde cu lățime de bandă peste 1 GHz și curent ridicat | |||
NOU! | 1005/0402 | 120…220 | 700…1500 |
Pentru filtrarea circuitelor cu curent ridicat cu o lățime de bandă de până la 1 GHz | |||
1608/0603 | 10…600 | 2000…6000 |
Caracteristicile tipice ale frecvenței de impedanță ale filtrelor cu cip de ferită
Este important să cunoașteți și să țineți cont de răspunsul în frecvență al impedanței pentru a selecta un filtru de cip potrivit. Mai jos, pentru referință, sunt caracteristicile tipice ale frecvenței impedanței pentru mai multe serii populare de filtre cu cip utilizate pentru filtrarea în circuitele de semnal și putere.
seria GB
Figura 7 prezintă răspunsul în frecvență tipic al seriei GB.
Pe măsură ce frecvența crește, impedanța filtrului crește. Filtrul este utilizat în circuite de frecvență relativ joasă, cu frecvențe de funcționare de până la 1 GHz.
seria HF
Designul noii serii de filtre cu cip de ferită HF de înaltă frecvență cu o lățime de bandă mai mare de 1 GHz utilizează nu stratificare longitudinală (orizontală), ci transversală (verticală). Figura 8 arată răspunsul în frecvență de impedanță al filtrului de cip din seria HF100505T.
Filtru cu cip din seria PBY
Figura 9 arată răspunsul în frecvență de impedanță al unui filtru cu cip de ferită din seria PBY conceput pentru a fi utilizat în circuite cu curent ridicat cu curenți de funcționare de până la 6 A.
Selectarea și aplicarea filtrelor Chilisin Chip
Pentru a selecta tipul optim de filtru cu cip de ferită, în primul rând, se determină spectrul de interferență, nivelul necesar de suprimare și gama de curenți de funcționare. Pe baza condițiilor de aplicare, sunt selectate impedanța și rezistența DC admisibilă a filtrului cu cip. Pe baza parametrilor obținuți, se selectează o serie și un tip de filtru cu cip cu banda efectivă de suprimare a zgomotului necesară. Valoarea curentului și rezistența sunt deosebit de importante atunci când se instalează filtre cu cip în circuitele de alimentare. În primul rând, trebuie să alegeți acele tipuri care asigură funcționarea filtrului fără saturație. Valoarea rezistenței DC va asigura cea mai mică cădere de tensiune.
Tabelul 3. Valori tipice ale impedanței pentru diferite circuite
Aplicațiile tipice pentru filtrele cu așchii de ferită sunt:
- filtrarea „sonerii” în liniile de transmisie a datelor;
- decuplarea tensiunii de alimentare;
- joncțiunea pământului.
Efectul de filtrare crește cu:
- folosind condensatori shunt conectați la masă. Alegerea capacității condensatorului depinde de spectrul de zgomot și de frecvența de atenuare;
- impedanța de ieșire scăzută a sursei.
Filtrele cu cip sunt instalate de obicei cât mai aproape posibil de dispozitivul care interferează pentru a reduce lungimea efectivă a firului antenei de zgomot RF.
Instalarea filtrelor EMI la conexiunile cablurilor de interfață
Cea mai mare suprimare a interferențelor în cablurile de interfață poate fi obținută prin utilizarea filtrelor cu cip de ferită la punctele de conectare a cablurilor. La proiectarea plăcii, este foarte important să se asigure impedanța minimă la frecvențe înalte între terminalul de masă (GND) al filtrului EMI de pe PCB și carcasa metalică.
Filtrarea magistralei ceasului
Ceasurile de înaltă frecvență sunt surse de interferență RF. Frecvențele de ceas și interferențele pot fi situate aproape una de alta. Prin urmare, este necesar să se utilizeze filtre cu un coeficient mare de atenuare și pantă de răspuns în frecvență - filtre cu cip de ferită pentru liniile de transmisie a semnalului de mare viteză.
Instalarea filtrelor EMI pe magistralele de semnal
Autobuzele de date paralele conțin multe linii de semnal care comută în același timp. Schimbarea semnalelor pe magistralele de adrese și de date determină o creștere semnificativă a curentului de impuls care curge în pământ (GND) și în circuitele de putere. Prin urmare, este necesar să se limiteze curentul care circulă prin liniile de semnal.
Instalarea filtrelor cu cip în locurile unde este conectat cablul LVDS
Cablajul plăcii de bază a laptopului la LCD crește zgomotul radiat al computerului prin armonici ale semnalelor LVDS și zgomotul de la circuitele integrate de-a lungul liniei de semnal. Deoarece frecvența semnalelor LVDS transmise atinge sute de megaherți, se recomandă utilizarea filtrelor cu cip din seria NB pentru a preveni distorsiunea formei de undă și pentru a suprima zgomotul în modul comun. Când sunt transmise semnale diferențiale LVDS, fluxurile magnetice create de curentul care curge sunt compensate reciproc, ceea ce duce la o scădere a nivelului de zgomot. Cu toate acestea, prezența semnalelor reflectate poate duce la curgeri inegale care circulă prin perechile de conductori. În acest caz, bobinele de mod comun acționează ca transformatoare pentru echilibrarea curenților, ceea ce ajută în cele din urmă la reducerea nivelului de interferență electromagnetică.
Suprimarea interferențelor LCD
Controlerul grafic este conectat la driverele LCD printr-o multitudine de linii de semnal care se comută simultan. Aceste comutări fac ca circuitele de alimentare și de masă să curgă curenți de impuls mari. Prin urmare, ar trebui să limitați curentul în liniile de semnal. Filtrele cu așchii de ferită din seria NB sunt potrivite pentru acest scop. Pe liniile semnalelor de ceas, în special cele care funcționează la viteze mari și la niveluri ridicate de interferență, se folosesc filtre din seria HF sau HP, care au un coeficient de atenuare ridicat și o abruptă a pantelor de răspuns în frecvență. Perturbațiile de curent tranzitoriu apar și pe circuitele de putere. Prin urmare, pentru a suprima zgomotul în circuitele de alimentare, sunt instalate filtre cu cip de ferită și condensatori de bypass. Tabelul 4 prezintă exemple de aplicații tipice ale filtrelor cu cip de ferită în echipamentele electronice.
Tabelul 4. Aplicații tipice ale filtrelor cu așchii de ferită de chilisin din diferite serii
Nume | Categorie aplicatii |
Tipic aplicarea |
Parametrii de bază | |
Curent, mA | Impedanță, kOhm | |||
Filtrarea interferențelor în circuitele de semnal cu o lățime de bandă de până la 1 GHz | ||||
SB | Aplicatie generala | Telefoane inteligente, electronice de larg consum, camere digitale | 50…500 | 0.005…2.7 |
GB | Aplicatie generala | Smartphone-uri, echipamente mobile | 100…500 | 0.007…2 |
Filtrarea interferențelor în circuitele de semnal cu o lățime de bandă de ordinul a 1 GHz | ||||
NB | Semnale RF digitale | Decodoare video, circuite DSP, Bluetouth, smartphone-uri, camere digitale, receptoare de satelit, tunere | 50…500 | 0.005…2.7 |
Filtrarea interferențelor în circuitele de semnal cu o lățime de bandă mai mare de 1 GHz | ||||
HF; HP | Semnale cu microunde peste 1 GHz | Receptoare și transceiver cu microunde | 50…2000 | 0.12…1.8 |
Filtrarea interferențelor în circuitele de putere cu un curent de până la 6 A | ||||
PB | Circuite de putere de uz general | Convertoare DC / DC, decodore video, circuite USB / IEEE1394, interfețe LAN, plăci video, camere digitale | 800…6000 | 0.005…1.5 |
UPB | Circuite de curent ridicat | Convertoare DC/DC | 4000…6000 | 0.005…0.33 |
Compatibilitate și interschimbabilitate
Tehnologia de filtru cu cip de ferită multistrat de la Chilisin este pe deplin în concordanță cu tehnologia de filtru cu cip de ferită multistrat utilizată de producători de top precum TDK, Murata, T-Yuden, Vishay, Sumida, Kemet. Filtrele cu așchii de ferită Chilisin sunt complet identice în parametrii cu filtrele cu așchii ale altor producători și pot fi recomandate ca înlocuitor alternativ. Seria de filtre cu așchii de ferită prezentate în Tabelul 5 sunt analogi completi sau apropiati ai componentelor Chilisin corespunzătoare.
Tabelul 5. Corespondența analogilor filtrelor cu cip de ferită Chilisin de la diferiți producători
Cod dimensiune, mm / inch |
Companie | |||
Chilisin | Murata | TDK | Taiyo Yuden | |
Seria SB | ||||
0603/0201 | MMZ0603SхххC | |||
1005/0402 | MMZ1005SхххC | |||
1608/0603 | MMZ1608SхххC | |||
2012/0805 | / | MMZ2012SхххC | ||
0603/0201 | MMZ0603YхххC | |||
1005/0402 | MMZ1005YхххC | / | ||
1608/0603 | MMZ1608YхххC | / | ||
2012/0805 | MMZ2012YхххC | – | ||
seria GB | ||||
1608/0603 | MMZ1608SхххC | – | ||
2012/0805 | / | MMZ2012SхххC | ||
seria NB | ||||
1005/0402 | ||||
1608/0603 | ||||
2012/0805 | – | |||
1005/0402 | ||||
1608/0603 | – | |||
0603/0201 | BLM03AX (PG) | MPZ0603SхххC | ||
1005/0402 |
Ați observat vreodată un mic cilindru pe cablul de alimentare al laptopului dvs.? Dacă nu, aruncați o privire mai atentă la încărcarea oricărui laptop. Există un mic butoi de plastic pe cablu lângă conectorul în sine, care este introdus în laptop.
Nu, bineînțeles că știam că nu există vreun dispozitiv complicat și nu doar o bucată de plastic, dar tot nu puteam pune mâna să aflu totul exact și mai detaliat.
Astăzi este o astfel de zi. Stii sigur? Verificați-vă pentru orice eventualitate...
Se dovedește că acest cilindru discret îndeplinește o funcție foarte importantă! Acționează ca un filtru trece-înalt și neutralizează interferențele care pot veni de la cablul de alimentare. Acest dispozitiv se numește inel de ferită sau filtru de ferită.
În mod surprinzător, nu există microcircuite sau alte dispozitive electronice în interiorul acestui butoi. Dacă îl deschideți și vă uitați la interior, nu veți vedea nimic interesant acolo. Trece doar printr-un cilindru mic, gol din material solid. În unele cazuri, cablul se va înfăşura în jurul lui.
Acest cilindru este fabricat din ferită, un compus chimic al oxidului de fier cu oxizi ai altor metale, care este în esență un izolator magnetic. Curenții turbionari nu apar în această substanță, prin urmare feritele se remagnetizează foarte repede în timp cu frecvența câmpului electromagnetic.
Nu este un secret pentru nimeni faptul că orice cablu de alimentare neecranat este o sursă de interferență electromagnetică care poate distorsiona semnalele de informații din interiorul unui computer. Iar inelul de ferită acționează ca un filtru și previne propagarea acestei interferențe.
Anterior, în acest scop, a fost folosită ecranarea întregului cablu cu împletitură de cupru, dar inelele de ferită sunt mult mai ieftine, prin urmare sunt utilizate pe scară largă în ingineria electrică modernă.
Apropo, inelele de ferită nu numai că previn formarea câmpurilor electromagnetice nedorite, dar și protejează semnalul din interiorul cablului de interferențe externe. Prin urmare, astfel de cilindri, pe lângă cablurile de alimentare, pot fi găsite și pe cablurile pentru conectarea monitoarelor, camerelor sau camerelor.
Cum să creșteți performanța de reducere a zgomotului a feritei de cablu
1. Extindeți lungimea secțiunii de cablu acoperită de miezul de ferită.
2. Măriți secțiunea transversală a miezului de ferită.
3. Diametrul interior al feritei cablului ar trebui să fie cel mai apropiat (ideal egal) cu diametrul exterior al cablului.
4. Dacă caracteristicile de proiectare ale perechii cablu-ferită permit, puteți face mai multe spire (de obicei una sau două) ale cablului în jurul miezului de ferită. În rezumat, cel mai bun miez de ferită este cel mai lung și cel mai gros care poate fi plasat pe un anumit cablu. În acest caz, diametrul interior al feritei cablului ar trebui, pe cât posibil, să coincidă cu diametrul exterior al cablului.
Da, exact, uneori am dat peste astfel de butoaie atașate separat la echipament:
Cum folosesc o ferită de cablu?
Uneori la vânzare puteți găsi ferite de cablu detașabile într-o manta de plastic (tub termocontractabil) cu două zăvoare. Cum să le folosești? Pe cablu se pune cilindrul de ferită deschis, care trebuie protejat de interferențe și interferențe electromagnetice, la aproximativ 3 cm de capătul cablului. Se face o buclă în jurul carcasei cilindrului. După aceea, coaja se fixează la loc. Pentru fiabilitate, puteți echipa celălalt capăt al cablului cu un butoi de ferită.
Atunci de ce nu există margele de ferită pe toate cablurile? Deoarece margelele de ferită nu sunt singura modalitate de a proteja un fir de interferențe. Ecranarea firului nu este mai puțin eficientă. Sau cablul este pur și simplu ieftin și nu este de înaltă calitate.
surse
Pe sistemele informatice obișnuite pe care le găsiți acasă sau la birou, la capetele firelor care conectează unitatea de sistem cu un mouse, tastatură, monitor etc. sunt cilindri mici. De asemenea, pot fi văzute adesea pe cablurile care duc de la un laptop sau imprimantă la o sursă de alimentare. Acest element se numește filtru de ferită (sau inel de ferită, cilindru de ferită). Scopul său este de a reduce efectul interferențelor electromagnetice și de radiofrecvență asupra semnalului transmis prin cablu.
Un filtru de ferită este doar o bucată solidă de ferită: un compus chimic de oxid de fier cu oxizi ai altor metale care are proprietăți magnetice unice și conductivitate electrică scăzută, făcând ferite de neegalat printre alte materiale magnetice în tehnologia de înaltă frecvență. Utilizarea unui inel de ferită în mod semnificativ (de câteva sute sau chiar de o mie de ori) crește inductanța firului, ceea ce asigură suprimarea interferențelor de înaltă frecvență. Inelul de ferită este instalat pe cablu în timpul producției sau, tăiat în două părți, poate fi pus pe cablu după producție. Ferita este ambalată într-o cutie de plastic - dacă o tăiați, veți vedea o bucată de metal înăuntru.
Calculatoarele sunt dispozitive foarte zgomotoase. O placă de bază din carcasa unui computer oscilează la o frecvență de aproximativ un kilohertz. Tastatura are un procesor separat care oscilează și la frecvențe înalte. Toate acestea duc la generarea de zgomot radio în jurul sistemului. În cele mai multe cazuri, acest zgomot poate fi eliminat prin utilizarea unei carcase metalice pentru a proteja câmpurile electromagnetice.
O altă sursă de zgomot sunt firele care conectează dispozitivele. Acestea acționează ca antene bune și lungi, captând semnale de la alte cabluri, transmițătoare radio și TV și afectând funcționarea dispozitivelor radio și TV. Ferita elimină semnalele de difuzare. Cilindrii de ferită transformă vibrațiile electromagnetice de înaltă frecvență în căldură. Prin urmare, acestea sunt instalate la capetele majorității firelor.
În funcție de tipul de cablu și de grosimea acestuia, ar trebui instalate inele de diferite tipuri de ferită. De exemplu, un filtru instalat pe un cablu multinucleu (cum ar fi un cablu de date, un cablu de alimentare sau o interfață: USB, video etc.) creează în această zonă un transformator de mod comun, care, trecând semnale antifază (purtând utile informație), reflectă (nu trece) zgomotul de mod comun. În acest caz, ferita absorbantă nu trebuie utilizată pentru a evita întreruperea transmisiei datelor și este de dorit utilizarea materialelor feromagnetice cu frecvență mai mare. Dacă cablul este un singur miez, este de preferat să căutați un filtru din material care să împrăștie semnalele de înaltă frecvență decât să le reflecte înapoi în cablu.
Cilindrii de ferită mai groși ajută la combaterea interferențelor mai eficient. Dar trebuie să acordăm atenție faptului că filtrele prea mari nu sunt convenabile de utilizat și rezultatul muncii lor nu va mai diferi în practică de filtrele puțin mai mici. Prin urmare, ar trebui utilizate filtre de dimensiuni optime: lățimea orificiului inelului ar trebui să coincidă în mod ideal cu grosimea firului, iar lățimea inelului în sine ar trebui să fie aproximativ egală cu lățimea conectorilor acestui cablu.
Rețineți că margelele de ferită nu sunt singurele care ajută la combaterea zgomotului. Utilizați cabluri mai groase pentru o conductivitate mai bună! Alegeți lungimea firului în funcție de distanța dintre dispozitivele conectate, nu ar trebui să cumpărați un cablu mai lung. Am vorbit despre lungimea maximă a diferitelor cabluri la care transmit informații fără pierderi.
Cablurile computerelor interne și externe pot acționa ca antene miniaturale, deoarece convertesc zgomotul de tensiune și curent în radiații electromagnetice.
Granulele de ferită pentru cablurile plate și rotunde asigură o suprimare eficientă a curenților de zgomot înainte ca aceștia să fie emisi ca interferențe electromagnetice.
Cablurile neecranate emit interferențe din cauza zgomotului de mod comun, care este un curent de înaltă frecvență care curge într-o singură direcție prin toți conductorii cablului, prin conductorii lor de cupru.Acești curenți creează un câmp magnetic de o anumită magnitudine și direcție.
Feritele de cablu atenuează curenții de zgomot „prinzând” câmpul magnetic și disipând o parte din energia acestuia sub formă de căldură, ceea ce înseamnă că un element de ferită montat peste conductorii cablului creează o impedanță activă mare pentru curenții de mod comun. Feritele pot fi utilizate pe cablurile interne de alimentare DC sau AC și pe conductorii care transportă semnale analogice și digitale.
Producătorii de echipamente electronice folosesc ferite pentru a suprima radiația electromagnetică de la cablurile externe de alimentare și semnal ale unităților de sistem computerizate, monitoare, tastaturi, imprimante și alte dispozitive periferice.
Cablurile lungi de putere externă și semnal acționează ca antene, radiind efectiv interferența generată în interiorul carcasei instrumentului în mediul extern.Utilizarea produselor din ferită vă permite să reduceți cerințele de ecranare ale cablurilor externe și, în multe cazuri, face posibilă reducerea costului acestora.
Feritele cablului de respingere EMI trebuie selectate în funcție de aplicație, iar ferita de cablu ar trebui să ofere impedanța maximă în serie pentru frecvențele semnalului de zgomot.
Odată selectate materialul și dimensiunile aproximative ale miezului, impedanța în serie pe care o creează și performanța de reducere a zgomotului pot fi optimizate prin:
1. Creșterea lungimii părții conductorului acoperită de ferită; 2. Creșterea secțiunii transversale a miezului de ferită (în special pentru circuitele de putere);
3. Selectarea unui miez cu un diametru interior cel mai apropiat de diametrul exterior al conductorului sau cablului;
faqhard.ru
Filtru de ferită - pentru ce este
16 iunie 2016 21 iunie 2016În viața noastră de zi cu zi a apărut o mare varietate de tehnologie computerizată, care funcționează pe curenți de înaltă frecvență. La urma urmei, cu cât frecvența este mai mare, cu atât viteza de procesare a informațiilor este mai mare.
Cel mai simplu mod de a face față PEMIN este creșterea inductanței.
Inductanța este un indicator al raportului dintre mărimea curentului care trece prin circuit și fluxul magnetic generat de acesta. Dacă vorbim de fire drepte, atunci inductanța înseamnă valoarea care caracterizează energia câmpului magnetic (aici curentul este considerat o valoare constantă).
Inductanța poate fi mărită prin utilizarea unui inel special de ferită. Cum arată filtrele de ferită pe cabluri poate fi văzut în fotografia de mai jos.
Perlele de ferită sunt componente ale circuitului care sunt utilizate ca elemente pasive pentru a filtra interferența de înaltă frecvență prin creșterea inductanței conductorului și absorbția interferențelor care depășesc un prag predeterminat.
Astfel de proprietăți ale filtrului de ferită sunt date de materialul din care este fabricat - ferită.
Ferita este denumirea generală pentru compușii pe bază de oxid de fier și oxizi ai altor metale. Feritele combină proprietățile feromagneților și semiconductorilor (uneori dielectrici) și de aceea sunt folosite ca miezuri de bobine, magneți permanenți, acționează ca absorbanți ai undelor electromagnetice de înaltă frecvență etc.
Mărgele de ferită snap-on - cum funcționează
Funcționarea unui filtru de ferită depinde direct de caracteristicile materialului din care este fabricat. Datorită adăugărilor speciale de oxizi ai diferitelor metale, proprietățile feritei se modifică.
În principiu, există mai multe moduri de a utiliza inele de ferită:
- Pe firele cu un singur nucleu (monofazate), poate, dimpotrivă, absorbi radiația într-un anumit domeniu, transformând interferența în energie termică. Astfel, frecvențele negative pot fi absorbite (decupate) de inelul de ferită.
- Pe firele cu un singur nucleu, unde funcționează ca un fel de amplificator, deoarece returnează o parte din câmpul magnetic de înaltă frecvență înapoi la cablu, ceea ce duce la o creștere a semnalului într-un interval dat.
- Pe firele spiralate, ferita acționează ca un transformator de mod comun care transmite semnale dezechilibrate în cablu (impulsuri de curent, de exemplu, în cablurile de date sau circuitele de alimentare CC) și suprimă semnalele echilibrate (care pot fi cauzate în astfel de cabluri numai de electromagnetice). interferență).
Unde să utilizați și cum să alegeți un filtru de ferită
Dacă vorbim despre practica de utilizare, atunci pe cablurile de alimentare, inelele de ferită sunt folosite pentru a reduce interferența pe care cablurile în sine le pot crea, iar pe semnal (transmiterea datelor) feritele sting posibile interferențe și interferențe externe.
Filtrele de cablu de ferită pot fi încorporate (cablul este deja vândut cu un inel de ferită) sau separate (cel mai adesea acestea sunt modele care se fixează în jurul firului), care nu necesită nicio modificare a cablului în sine.
Firul poate fi introdus în centrul filtrului de ferită (se obține o bobină cu o singură tură), sau poate forma mai multe spire în jurul inelului (înfășurare toroidală). Această din urmă metodă crește semnificativ eficiența filtrului.
Pentru a alege un inel de ferită pentru cerințele date, trebuie să cunoașteți caracteristicile materialului din care este fabricat și dimensiunile produsului.
De exemplu, tabelul de mai jos prezintă principalele caracteristici ale filtrelor de ferită disponibile pe piață.
Marcare | RF-35M | RF-50M | RF-70M | RF-90M | RF-110S | RF-110A | RF-130S | RF-130A |
Impedanță, Ohm (pentru o frecvență de 50 MHz) | 165 | 125 | 95 | 145 | 180 | 180 | 190 | 190 |
Graficul dependenței impedanței de frecvență, în figura nr. | 4 | 5 | 6 | 7 | 3 | 8 | 3 | 3 |
Diametrul gaurii, mm | 3.5 | 5 | 7 | 9 | 11 | 11 | 13 | 13 |
Dimensiune, mm | 25x12 | 25x13 | 30x16 | 35x20 | 35x20 | 33x23 | 39x30 | 39x30 |
Greutate, g | 6 | 6.5 | 12 | 22 | 44 | 40 | 50 | 50 |
Graficul frecvență versus impedanță
Impedanța este rezistența internă totală a unui element dintr-un circuit electric la un curent (semnal) alternativ (armonic). Se măsoară, ca și rezistența obișnuită, în ohmi.
Un alt parametru important al filtrelor de ferită este permeabilitatea lor magnetică.
Permeabilitatea este un coeficient care caracterizează relația dintre inducția magnetică și puterea câmpului magnetic dintr-o substanță.
Pe baza celor de mai sus, pentru a indica principalele proprietăți ale filtrelor de ferită, producătorii recurg la următorul marcaj:
3000HH D * d * h, unde:
- 3000 este un indicator al permeabilității magnetice inițiale a feritei,
- HH este un grad de ferită (cel mai adesea este HH - ferite de uz general sau HM - pentru câmpuri magnetice slabe),
- D - cel mai mare diametru (exterior),
- d - diametru (interior) mai mic,
- h - înălțimea toroidului.
Iată exemple tipice de utilizare a feritelor:
- Marca 100NN poate fi utilizată pentru cabluri cu frecvențe de până la 30 MHz,
- 400NN - cu frecvențe care nu depășesc 3,5 MHz,
- 600NN - cu frecvențe de până la 1,5 MHz
- 1000NN - până la 400 kHz.
Adică, de exemplu, un filtru de ferită antenă trebuie să fie de calitate HH.
Dar un filtru de ferită pentru un cablu USB este cel mai bine ales cu marca HM (pentru cabluri cu un câmp magnetic slab).
Raportul dintre mărci și frecvențe este următorul:
- 1000NM - utilizat cu cabluri care funcționează la o frecvență de cel mult 1 MHz,
- 1500NM - nu mai mult de 600 kHz,
- 2000NM și 3000NM - nu mai mult de 450 kHz.
Cum să înfășurați margele de ferită
În cele mai multe cazuri, este suficient să selectați perla de ferită corectă și să o fixați pe cablu mai aproape de conexiunea la dispozitiv.
Schema de înfășurare se rotește în jurul unui inel de ferită
Cu toate acestea, în unele cazuri, pentru a crește impedanța, puteți face cablul mai multe spire în jurul inelului de ferită, iar apoi impedanța va crește în multipli ai pătratului numărului de spire. Adică de 4 ori din două ture și de 9 ori din 3 ture.
În practică, desigur, mărirea reală este puțin mai mică decât cea teoretică.
Pentru ca inelul de ferită să se fixeze în poziție după înfășurare, este necesar să se determine în prealabil numărul de spire de sârmă și să se calculeze diametrul interior al filtrului, astfel încât să se închidă fără a zdrobi cablul.
filteru.ru
Pentru ce este un filtru de ferită sau un inel de cablu?
Probabil ați observat de mai multe ori că pe firele de la un laptop, monitor și alte echipamente electronice apar îngroșări de neînțeles sub formă de cilindru. Acest lucru se face pentru un motiv sau pentru frumusețe. Faptul este că cilindrul de plastic este un filtru special de ferită. Oamenii îl numesc adesea ca un filtru pentru suprimarea interferențelor de înaltă frecvență sau, mai simplu, un filtru de „zgomot”. De ce și pentru ce este?
Cert este că orice dispozitiv conectat la rețeaua electrică este o sursă de unde electromagnetice, care, la rândul lor, sunt interferențe de înaltă frecvență care afectează funcționarea altor dispozitive din apropiere. Cablurile lungi de alimentare externă și de interfață funcționează ca un fel de antene, care sunt radiate destul de puternic în mediul extern prin interferența care este creată de echipament în timpul funcționării. Acest lucru poate afecta foarte mult performanța rețelelor WiFi, a radiourilor și a instrumentelor de precizie.Pentru a preveni acest lucru, cablul trebuie să fie ecranat. Dar apoi prețul său va crește semnificativ! Un inel de ferită și filtre din acest material au venit în ajutor.
Cum funcționează un filtru de ferită
Ferita este un material special compus dintr-un compus de oxid de fier și o serie de alte metale care nu conduce curentul și absoarbe eficient undele electromagnetice. Granula de ferită este un izolator magnetic excelent și astfel filtrează interferențele de înaltă frecvență și zgomotul electromagnetic. Absoarbe undele electromagnetice pe măsură ce ies din echipamentele electronice înainte de a fi amplificate în cablu, ca într-o antenă.
Un filtru de ferită este un miez format din acest material sub formă de cilindru, care este pus pe cablu fie imediat în producție, fie ulterior. Când îl instalați singur, acesta trebuie să fie amplasat cât mai aproape de sursa de interferență. Numai acest lucru va preveni transmiterea interferențelor prin alte elemente structurale ale aparatului, unde este mult mai dificil să le filtrezi.
set-os.ru
Pentru ce sunt margelele de ferită?
Mulți dintre voi, desigur, ați văzut cilindri mici la capetele firelor. Acestea sunt margele de ferită. Știți ce rol joacă ei? Să încercăm să înțelegem această problemă împreună.
De ce sunt instalate filtre de ferită?
Foarte des pe forumuri dau peste afirmația că inelele de ferită servesc doar pentru a preveni interferența cablului! Este adevărată această afirmație? Acest lucru este parțial adevărat. Dar este valabil doar pentru firele de alimentare.Atunci de ce sa pui filtre de ferita pe HDMI? La urma urmei, firul nu radiază interferențe!
Este atat de simplu! Ferita, datorită proprietăților sale unice, este capabilă să capteze un câmp magnetic și să-l disipeze sub formă de căldură, cu alte cuvinte, este capabilă să atenueze interferența de zgomot în cablu. Și asta joacă un rol important în calitatea semnalului digital.
Atunci de ce multe cabluri HDMI nu au margele de ferită? Deoarece margelele de ferită nu sunt singura modalitate de a proteja un fir de interferențe. Ecranarea firului nu este mai puțin eficientă.
Calitatea semnalului va crește dacă instalați inele de ferită pe fir? Răspunsul este - va crește !!! Dar asta nu înseamnă deloc că vei observa.