Aplicación de perlas magnéticas en el diseño EMC de fuentes de alimentación conmutadas.
1 componente de supresión de interferencias electromagnéticas de ferrita
La ferrita es un material ferrimagnético con una estructura reticular cúbica. Su proceso de fabricación y propiedades mecánicas son similares a las de la cerámica, y su color es gris-negro. Un tipo de núcleo magnético que se utiliza a menudo en los filtros de interferencias electromagnéticas es el material de ferrita. Muchos fabricantes ofrecen materiales de ferrita utilizados específicamente para la supresión de interferencias electromagnéticas. Este material se caracteriza por pérdidas muy elevadas a altas frecuencias. Para las ferritas utilizadas para suprimir la interferencia electromagnética, los parámetros de rendimiento más importantes son la permeabilidad magnética μ y la densidad de flujo magnético de saturación Bs. La permeabilidad magnética μ se puede expresar como un número complejo, la parte real constituye la inductancia y la parte imaginaria representa la pérdida, que aumenta con el aumento de la frecuencia. Por lo tanto, su circuito equivalente es un circuito en serie que consta de un inductor L y una resistencia R. Tanto L como R son funciones de la frecuencia. Cuando un cable pasa a través de este núcleo de ferrita, la impedancia inductiva formada aumenta a medida que aumenta la frecuencia, pero su mecanismo es completamente diferente en diferentes frecuencias.
En la banda de baja frecuencia, la impedancia se compone de la reactancia inductiva del inductor. A baja frecuencia, R es muy pequeña y la permeabilidad magnética del núcleo magnético es alta, por lo que la inductancia es grande. L juega un papel importante. La interferencia electromagnética se refleja y suprime; y en este momento, la pérdida del núcleo magnético es pequeña y todo el dispositivo es un inductor con características de baja pérdida y alta Q. Este inductor es fácil de causar resonancia. Por lo tanto, en la banda de baja frecuencia, la interferencia a veces puede aumentar después de usar perlas de ferrita.
En la banda de alta frecuencia, la impedancia se compone de componentes de resistencia. A medida que aumenta la frecuencia, la permeabilidad magnética del núcleo magnético disminuye, lo que hace que disminuya la inductancia del inductor y que disminuya el componente de reactancia inductiva. Sin embargo, en este momento, aumenta la pérdida del núcleo magnético y aumenta el componente de resistencia. , haciendo que la impedancia total aumente. Cuando las señales de alta frecuencia pasan a través de la ferrita, la interferencia electromagnética se absorbe, se convierte en energía térmica y se disipa.
Los componentes de supresión de ferrita se utilizan ampliamente en placas de circuito impreso, líneas eléctricas y líneas de datos. Si se agrega un componente de supresión de ferrita al extremo de entrada de la línea de alimentación de la placa de circuito impreso, se pueden filtrar las interferencias de alta frecuencia. Los anillos magnéticos de ferrita o perlas magnéticas se utilizan especialmente para suprimir interferencias de alta frecuencia y picos de interferencia en líneas de señal y líneas eléctricas. También tiene la capacidad de absorber interferencias de pulsos de descargas electrostáticas.
2 Principios y características de las cuentas magnéticas Cuando la corriente fluye a través del cable en el orificio central, se generará una pista magnética circulante dentro de la cuenta magnética. Las ferritas utilizadas para el control de EMI deben formularse para disipar la mayor parte del flujo magnético en forma de calor en el material. Este fenómeno se puede simular mediante una combinación en serie de un inductor y una resistencia. como se muestra en la imagen 2
Los valores numéricos de los dos componentes son proporcionales a la longitud de las perlas magnéticas, y la longitud de las perlas magnéticas tiene un impacto significativo en el efecto de supresión. Cuanto mayor sea la longitud de las perlas magnéticas, mejor será el efecto de supresión. Dado que la energía de la señal está acoplada magnéticamente a las perlas magnéticas, la reactancia y la resistencia del inductor aumentan a medida que aumenta la frecuencia. La eficiencia del acoplamiento magnético depende de la permeabilidad magnética del material de la perla en relación con el aire. Por lo general, la pérdida del material de ferrita que forma las perlas magnéticas se puede expresar como una cantidad compleja por su permeabilidad magnética con respecto al aire.
Los materiales magnéticos suelen utilizar esta relación para caracterizar el ángulo de pérdida. Los componentes utilizados para la supresión de EMI requieren un ángulo de pérdida grande, lo que significa que la mayor parte de la interferencia se disipará sin reflejarse. La variedad de materiales de ferrita disponibles actualmente proporciona a los diseñadores una amplia gama de opciones para utilizar perlas magnéticas en diferentes situaciones.
