Aplicação de esferas magnéticas em projetos EMC de fontes de alimentação comutadas
As questões de EMC tornaram-se uma questão importante e desafiadora no projeto e na fabricação de eletrônicos atualmente. O problema de EMC em aplicações práticas é muito complexo e não pode ser resolvido apenas pelo conhecimento teórico. Depende mais da experiência prática dos engenheiros eletrônicos. Para melhor abordar a questão da EMC em produtos eletrônicos, é principalmente necessário considerar o aterramento, o projeto da placa de circuito e PCB, o projeto do cabo, o projeto da blindagem e outras questões.
Este artigo explica a importância dos grânulos magnéticos no aspecto EMC das fontes de alimentação chaveadas, apresentando seus princípios e características básicas, a fim de fornecer mais e melhores opções para projetistas de fontes de alimentação chaveadas ao projetar novos produtos.
1 Elemento de supressão de interferência eletromagnética de ferrite
A ferrita é um tipo de material ferromagnético com estrutura reticulada cúbica. Seu processo de fabricação e propriedades mecânicas são semelhantes aos da cerâmica, com coloração preta acinzentada. Um tipo de núcleo magnético comumente usado em filtros de interferência eletromagnética é o material de ferrite, e muitos fabricantes fornecem materiais de ferrite especificamente para supressão de interferência eletromagnética. A característica deste material é a sua perda de alta frequência. O parâmetro de desempenho mais importante da ferrita usada para suprimir a interferência eletromagnética é a permeabilidade magnética μ e a densidade de fluxo magnético de saturação Bs. Permeabilidade magnética μ Pode ser expressa como um número complexo, sendo que a parte real forma a indutância e a parte imaginária representa a perda, que aumenta com a frequência. Portanto, seu circuito equivalente é um circuito em série composto de indutância L e resistência R, ambas funções da frequência. Quando o fio passa por esse núcleo de ferrite, a impedância da indutância formada aumenta formalmente com o aumento da frequência, mas o mecanismo é completamente diferente em frequências diferentes.
Na faixa de baixa frequência, a impedância é composta pela reatância indutiva do indutor. Em baixas frequências, R é muito pequeno e a permeabilidade magnética do núcleo magnético é alta. Portanto, a indutância é grande e L desempenha um papel principal. A interferência eletromagnética é suprimida pela reflexão; E neste ponto, a perda do núcleo magnético é relativamente pequena, e todo o dispositivo é um indutor de baixa perda e alta característica Q, que é propenso à ressonância. Portanto, na faixa de baixa frequência, às vezes pode haver aumento de interferência após o uso de esferas magnéticas de ferrite.
Na faixa de alta frequência, a impedância é composta por componentes de resistência. À medida que a frequência aumenta, a permeabilidade magnética do núcleo magnético diminui, resultando em uma diminuição na indutância e nos componentes de indutância da indutância. Porém, neste momento, a perda do núcleo magnético aumenta e o componente de resistência aumenta, resultando em um aumento na impedância total. Quando o sinal de alta frequência passa pela ferrita, a interferência eletromagnética é absorvida e convertida em energia térmica para dissipação.
Os componentes de supressão de ferrite são amplamente utilizados em placas de circuito impresso, linhas de energia e linhas de dados. Se um componente de supressão de ferrite for adicionado à entrada da linha de alimentação da placa de circuito impresso, a interferência de alta frequência poderá ser filtrada. Os anéis ou esferas magnéticas de ferrite são projetados especificamente para suprimir interferências de alta frequência e de pico em linhas de sinal e energia, e também têm a capacidade de absorver interferências de pulso de descarga eletrostática.
O princípio e as características das esferas magnéticas: Quando a corrente flui através de um fio no orifício do núcleo, ela se torna uma trilha magnética que circula dentro da esfera magnética. Ao preparar ferrita para controle EMI, deve ser possível dissipar a maior parte do fluxo magnético na forma de calor no material. Este fenômeno pode ser simulado por uma combinação em série de um indutor e um resistor.
A energia do sinal é acoplada magneticamente às esferas magnéticas, de modo que a reatância e a resistência do indutor aumentam com o aumento da frequência. A eficiência do acoplamento magnético depende da permeabilidade do material do cordão magnético em relação ao ar. A perda de materiais de ferrite que normalmente constituem esferas magnéticas pode ser expressa como uma quantidade complexa pela sua permeabilidade relativa ao ar.
Os materiais magnéticos são frequentemente caracterizados pelo ângulo de perda usando esta relação. O uso de componentes de supressão EMI requer um grande ângulo de perda, o que significa que a maior parte da interferência será dissipada sem ser refletida. Os vários materiais de ferrite disponíveis atualmente oferecem aos projetistas uma ampla gama de opções para o uso de esferas magnéticas em diferentes situações.
