Hvordan fungerer Ferrittperler, og hvordan velger du den riktige?

Hva er en Ferrittperle, og hvordan fungerer Ferrittperler?

Ferritperler er passive elektroniske komponenter som kan undertrykke høyfrekvente signaler på en strømforsyningslinje. De er vanligvis plassert rundt et strøm- / jordlinjepar som kommer inn på en bestemt enhet, for eksempel strømkabelen til den bærbare datamaskinen. Disse perlene fungerer i henhold til Faradays lov; den magnetiske kjernen rundt en leder induserer en bakre EMF i nærvær av et høyfrekvent signal, i det vesentlige demper ferrittfrekvensresponsen.

Ferriter er magnetiske materialer, og ved å plassere dette materialet i en ferrittklemme rundt strømforsyningen / jordledningen gir det en kilde til induktiv impedans for signaler som går gjennom linjen. Det kan friste deg til å tenke på dem som en standard induktor, men de er mer sammensatte enn det. I virkeligheten er en ferrittperle en ikke-lineær komponent; impedansen det gir endringer var laststrømmen og spenningsfallet over ferrittendringen. Den forenklede kretsmodellen for en ferrittperle vil hjelpe deg å forstå frekvensegenskapene. Imidlertid kan disse attributtene endres som en funksjon av strøm og temperatur.

Hva brukes Ferrite perler til?

Fordi ferrittperleimpedans er induktiv, brukes ferrittperler for å dempe høyfrekvente signaler i elektroniske komponenter. Ettersom en ferrittperle-choke kan plasseres på strømledningen som kobles til en elektronisk enhet, kan den fjerne all falske høyfrekvente støy som finnes på en strømforbindelse, eller som sendes ut fra en likestrømforsyning. Denne ferrittklemmebruken er en av mange måter å dempe strømforsyningsstøy, for eksempel den fra en strømforsyning med byttet modus. Denne ferrittperlepåføringen som et ferrittfilter gir undertrykkelse og eliminering av gjennomført EMI.

Blant de forskjellige ferrittperler som filter brukes, er en EMI-filterperle / strømforsyningsfilterperle vanligvis vurdert for en viss likestrøm. Strømmer som er større enn den spesifiserte verdien, kan skade komponenten. Det plagsomme er at denne grensen drastisk påvirkes av varme. Når temperaturen øker, reduseres den nominelle strømmen raskt. Nominell strøm påvirker også ferritens impedans. Når likestrøm øker, vil en ferrittperle "mette" og miste induktansen. Ved relativt høye strømmer kan metning redusere ferritperleimpedansen med opptil 90%.

Ferrite Bead vs. Inductor

Selv om en ferrittperle kan modelleres som en induktor, oppfører den seg ikke som en typisk induktor. Hvis du lurer på hvordan du måler oppførselen til en ferrit perle kontra induktoratferd, vil du sende et analogt signal gjennom perlen og feie frekvensen over flere størrelsesordener. Hvis du oppretter et Bode-diagram for frekvenssveipede målinger for en ferrittperle, vil du finne at ferrittperlen gir brattere avrulling ved høyere frekvenser sammenlignet med en induktor med lignende lavfrekvensatferd.

En ferrittperle kan modelleres som kondensatorer og induktorer, og en motstand parallelt, med dette RLC-nettverket kablet med en seriemotstand. Seriemotstanden kvantifiserer enhetens

motstand mot likestrøm. Induktoren i denne modellen representerer en ferrittperles primære funksjon for å dempe høyfrekvente signaler, dvs. å gi induktiv impedans gjennom Faradays lov. Den parallelle motstanden i denne modellen står for tap i virvelstrømmer som induseres i ferrittperlen ved høye frekvenser. Endelig står kondensatoren i denne modellen for komponentens naturlige parasittiske kapasitans.

Når du ser på en ferrittperleimpedansekurve, kan du se at impedansen, som først og fremst er resistiv, er ekstremt høy i bare et tynt bånd. Induktansen til perlen dominerer i dette tynne båndet. Ved høyere frekvenser begynner ferritperleimpedansen å virke kapasitiv over, og impedansen avtar raskt. Etter hvert, når frekvensen fortsetter å øke, vil den kapasitive impedansen falle til en veldig liten verdi, og ferritperleimpedansen virker rent motstandsdyktig.

Ferrite Bead Selection Guide

Nå som du har ferrittteorien under beltet, er det på tide å velge en til enheten din. Dette er ikke veldig vanskelig, og hvis du vil vite hvordan du velger en ferrittperle for et design, må du bare ta hensyn til spesifikasjonene til en perle. Du lurer kanskje på, er ferrittperler nødvendig for designet mitt? Som mange tekniske beslutninger, er svaret ikke så enkelt. Hvis

du vet at styret ditt vil oppleve gjennomført EMI innenfor et spesifikt frekvensområde, og du må dempe disse frekvensene, da kan en ferrittperle være det riktige valget for designen din.

Basert på den induktive oppførselen til ferrittperler, er det naturlig å konkludere med at ferrittperler “demper høye frekvenser” uten mye nærmere vurdering. Ferrittperler fungerer imidlertid ikke som et bredbånd lavpassfilter, da de bare kan bidra til å dempe et bestemt frekvensområde. Du må velge et ferrittperlevalg og kvele der uønskede frekvenser er i det resistive båndet. Hvis du går litt for lavt eller litt for høyt, vil ikke perlen ha ønsket effekt.

Før du velger en spesifikk ferrittperle for ditt design, bør du se om produsenten kan gi deg impedans vs. belastningsstrømkurver for ferrittperlen. Det er langt det beste verktøyet du kan bruke hvis du er usikker på hvordan du velger en ferrittperle. Hvis laststrømmene dine er veldig høye, må du velge en ferrittperle som tåler dem uten å mette og miste impedansen innen ønsket frekvensområde.

Forsiktighetsregler

Ferritperler og ferritt choker er i hovedsak motstandsdyktige belastninger ved høye frekvenser, noe som betyr at de kan forårsake noen få problemer i kretsen din. Når du plasserer en perle må du tenke på spenningsfall og varmeavledning.

I dagene med kretser med høyere spenning var ikke spenningsfall en stor sak. Nå har vi mange kretser med lav effekt som kan bruke spenninger ned rundt 2 V. På disse nivåene har du ikke råd til å tape mye. Ferritperler forårsaker nødvendigvis et likespenningsfall i kretsen din. Det kan ikke virke som mye, men hvis de integrerte kretsene (IC-er) har en kort strømstrøm med høy strøm, kan tapet bli betydelig. Plasser ferrittperlene der de ikke vil forårsake problemer med spenningsfall.

Siden ferrittmaterialer er resistive ved høye frekvenser, sprer de først den absorberte energien som varme. Denne varmen er ikke nødvendigvis et problem for PCB-en din når en ferritt-choke brukes på en strømforsyningslinje, men den kan bli en når den brukes til å spre høye frekvenser med høy strøm. Hvis systemet ditt er spesielt støyende og perlen vil absorbere mange høye frekvenser, kan denne varmen bli mer et problem. Sørg for å ta i betraktningen vulstens varmeavledning.

Ferritperler kan være ganske nyttige, men bare hvis du forstår nøyaktig hvordan de fungerer. Husk at de demper signaler i et ganske lite bånd, og deres effektivitet avhenger av temperatur og belastningsstrøm. For best mulig å bruke en ferrittperle, må du forsikre deg om at den oppfyller dine eksakte spesifikasjoner. Når du plasserer perlen, må du ta hensyn til spenningsfall og varme.

For mer informasjon, vennligst kontakt oss på sales@xfullstar.com