Cum funcționează mărgelele de ferită și cum îl alegi pe cel potrivit?

Ce este o perlă de ferită și cum funcționează perlele de ferită?

Perlele din ferită sunt componente electronice pasive care pot suprima semnale de înaltă frecvență pe o linie de alimentare. Acestea sunt plasate în mod normal în jurul unei perechi de linie de alimentare / masă care intră la un anumit dispozitiv, cum ar fi cablul de alimentare pentru laptop. Aceste mărgele funcționează conform Legii lui Faraday; miezul magnetic din jurul unui conductor induce un EMF din spate în prezența unui semnal de înaltă frecvență, atenuând în esență răspunsul cu frecvența ferită.

Feritele sunt materiale magnetice, iar plasarea acestui material într-o clemă de ferită în jurul liniei de alimentare / de alimentare permite furnizarea unei surse de impedanță inductivă pentru semnalele care trec pe linie. Asta te-ar putea ispiti să te gândești la ele ca la un inductor standard, dar sunt mai complexe decât atât. În realitate, o perlă de ferită este o componentă neliniară; impedanța pe care o oferă schimbări a fost curentul de încărcare și căderea de tensiune în toată schimbarea ferritei. Modelul de circuit simplificat al unei perle de ferită vă va ajuta să înțelegeți caracteristicile frecvenței sale. Cu toate acestea, aceste atribute se pot schimba în funcție de curent și de temperatură.

Pentru ce se folosesc mărgele de ferită?

Deoarece impedanța perlelor de ferită este inductivă, perlele de ferită sunt utilizate pentru atenuarea semnalelor de înaltă frecvență în componentele electronice. Întrucât o sufocare a perlelor de ferită poate fi plasată pe linia electrică care se conectează la un dispozitiv electronic, poate îndepărta orice zgomot spuriu de înaltă frecvență prezent pe o conexiune de alimentare sau care este emisă de la o sursă de curent continuu. Această utilizare a clemei de ferită este una dintre numeroasele modalități de a suprima zgomotul de la sursa de alimentare, cum ar fi cea de la o sursă de alimentare cu regim comutat. Această aplicație de perită de ferită ca filtru de ferită asigură suprimarea și eliminarea EMI-ului realizat.

Printre diferitele utilizări ale bilei de ferită ca filtru, un talon de filtru EMI / filtru de alimentare cu energie este de obicei evaluat pentru un anumit curent continuu. Curenții mai mari decât valoarea specificată pot deteriora componenta. Lucrul deranjant este că această limită este afectată drastic de căldură. Pe măsură ce temperatura crește curentul nominal scade rapid. Curentul nominal afectează, de asemenea, impedanța feritei. Pe măsură ce curentul continuu crește, o perlă de ferită se va „satura” și va pierde inductanța. La curenți relativ mari, saturația poate reduce impedanța perlelor de ferită cu până la 90%.

Ferrite Bead vs. Inductor

Deși o perlă de ferită poate fi modelată ca inductor, nu se comportă ca un inductor tipic. Dacă vă întrebați cum puteți măsura comportamentul unei perle de ferită vs. inductor, ați trimite un semnal analogic prin perlă și ar mula frecvența pe mai multe ordine de mărime. Dacă creați o diagramă Bode pentru măsurătorile cu frecvența pentru o perlă de ferită, veți constata că perlele de ferită oferă o rulare mai abruptă la frecvențe mai mari, comparativ cu un inductor cu un comportament similar cu frecvență joasă.

O perlă de ferită poate fi modelată ca condensatoare și inductoare și o rezistență în paralel, cu această rețea RLC conectată cu o rezistență în serie. Rezistorul de serie cuantifică dispozitivul

rezistența la curenții de curent continuu. Inductorul din acest model reprezintă o funcție primară a perlelor de ferită de atenuare a semnalelor de înaltă frecvență, adică furnizând impedanță inductivă prin Legea lui Faraday. Rezistența paralelă din acest model contabilizează pierderi în curenții de mușchi care sunt induse în perlele de ferită la frecvențe mari. În cele din urmă, condensatorul din acest model contabilizează capacitanța naturală a parazitului componentei.

Când priviți la o curbă de impedanță a perlelor de ferită, puteți vedea că impedanța, care este în primul rând rezistivă, este extrem de mare doar într-o bandă subțire. Inductanța mărgele domină în cadrul acestei benzi subțiri. La frecvențe mai mari, impedanța perlelor de ferită începe să apară capacitiv peste și impedanța scade rapid. În cele din urmă, pe măsură ce frecvența continuă să crească, impedanța capacitivă va scădea la o valoare foarte mică, iar impedanța perlelor de ferită pare pur rezistivă.

Ghid de selecție a mărgelei de ferită

Acum că ai sub teorie ferita, este timpul să alegi una pentru dispozitivul tău. Acest lucru nu este foarte dificil și, dacă doriți să știți cum să selectați o perlă de ferită pentru un design, trebuie doar să acordați atenție specificațiilor unei mărgele. Poate vă întrebați, sunt mărgele de ferită necesare proiectării mele? Ca multe decizii de inginerie, răspunsul nu este atât de simplu. Dacă

știți că placa dvs. va experimenta EMI-ul realizat într-un anumit interval de frecvențe și că trebuie să atenuați aceste frecvențe, atunci o perlă de ferită poate fi alegerea potrivită pentru designul dvs.

Pe baza comportamentului inductiv al mărgelelor de ferită, este firesc să concluzionăm că perlele de ferită „atenuează frecvențele înalte” fără prea multe considerații. Cu toate acestea, perlele de ferită nu acționează ca un filtru cu bandă largă cu trecere mică, deoarece acestea pot ajuta doar la atenuarea unei game specifice de frecvențe. Trebuie să alegeți o selecție de perle de ferită și să sufocați unde sunt frecvențele nedorite în banda sa rezistivă. Dacă mergeți puțin prea jos sau puțin prea sus, mărgelele nu vor avea efectul dorit.

Înainte de a selecta o perlă de ferită specifică pentru design-ul dvs., ar trebui să vedeți dacă producătorul vă poate oferi impedanță față de curbele de încărcare pentru margele de ferită. De departe, acesta este cel mai bun instrument pe care îl puteți utiliza dacă nu sunteți sigur cum să selectați o perlă de ferită. Dacă curenții dvs. de încărcare sunt foarte mari, va trebui să selectați o perlă de ferită care să le reziste fără a se satura și a-și pierde impedanța în intervalul de frecvență dorit.

Măsuri de precauție

Perlele de ferită și șocurile de ferită sunt, în esență, sarcini rezistive la frecvențe mari, ceea ce înseamnă că pot provoca câteva probleme în circuitul tău. Atunci când așezați o perlă, va trebui să vă gândiți la căderea de tensiune și disiparea căldurii.

În zilele cu circuite de tensiune mai ridicate, căderea de tensiune nu a fost mare lucru. Acum avem o mulțime de circuite de joasă putere care pot utiliza tensiuni în jurul valorii de 2 V. La aceste niveluri, nu vă puteți permite să pierdeți mult. Perlele de ferită determină neapărat o cădere de tensiune continuă în circuitul dvs. Este posibil să nu pară mult, dar dacă circuitele integrate (IC) au o stare scurtă de tragere la curent mare, pierderea ar putea deveni semnificativă. Așezați mărgelele de ferită acolo unde nu vor cauza căderi de tensiune.

Deoarece materialele din ferită sunt rezistive la frecvențe înalte, ele disipă în primul rând energia absorbită ca căldură. Această căldură nu este neapărat o problemă pentru PCB-ul dvs. când se utilizează o sufocare cu ferită pe o linie de alimentare, dar poate deveni una când se utilizează pentru a disipa frecvențe înalte la curent mare. Dacă sistemul tău este deosebit de zgomotos, iar perla va absorbi o mulțime de frecvențe înalte, această căldură ar putea deveni o problemă. Asigurați-vă că luați în considerare disiparea căldurii.

Perlele de ferită pot fi destul de utile, dar numai dacă înțelegeți exact cum funcționează. Amintiți-vă că atenuează semnalele într-o bandă destul de mică, iar eficiența lor depinde de temperatură și curentul de încărcare. Pentru a utiliza cel mai bine o perlă de ferită, trebuie să vă asigurați că aceasta respectă specificațiile dvs. exacte. Apoi, atunci când așezați talonul, asigurați-vă că luați în considerare căderea de tensiune și căldură.

Pentru mai multe informații, vă rugăm să ne contactați la adresa sales@xfullstar.com