Aplicação de esferas magnéticas no projeto EMC de fonte de alimentação chaveada
1 componente de supressão de interferência eletromagnética de ferrite
A ferrita é um material ferrimagnético com estrutura reticulada cúbica. Seu processo de fabricação e propriedades mecânicas são semelhantes aos da cerâmica e sua cor é preta acinzentada. Um tipo de núcleo magnético frequentemente usado em filtros de interferência eletromagnética é o material de ferrite. Muitos fabricantes fornecem materiais de ferrite usados especificamente para supressão de interferência eletromagnética. Este material é caracterizado por perdas muito elevadas em altas frequências. Para ferritas usadas para suprimir interferência eletromagnética, os parâmetros de desempenho mais importantes são a permeabilidade magnética μ e a densidade de fluxo magnético de saturação Bs. A permeabilidade magnética μ pode ser expressa como um número complexo, a parte real constitui a indutância e a parte imaginária representa a perda, que aumenta com o aumento da frequência. Portanto, seu circuito equivalente é um circuito em série que consiste em um indutor L e um resistor R. Tanto L quanto R são funções da frequência. Quando um fio passa por esse núcleo de ferrite, a impedância indutiva formada aumenta de forma à medida que a frequência aumenta, mas seu mecanismo é completamente diferente em frequências diferentes.
Na banda de baixas frequências, a impedância é composta pela reatância indutiva do indutor. Em baixa frequência, R é muito pequeno e a permeabilidade magnética do núcleo magnético é alta, portanto a indutância é grande. L desempenha um papel importante. A interferência eletromagnética é refletida e suprimida; e neste momento, a perda magnética do núcleo é pequena, e todo o dispositivo é um indutor com baixa perda e altas características Q. Este indutor é fácil de causar ressonância. Portanto, na banda de baixa frequência, a interferência pode às vezes ser aumentada após o uso de esferas de ferrite.
Na banda de alta frequência, a impedância é composta por componentes de resistência. À medida que a frequência aumenta, a permeabilidade magnética do núcleo magnético diminui, fazendo com que a indutância do indutor diminua e o componente de reatância indutiva diminua. Porém, neste momento, a perda do núcleo magnético aumenta e o componente de resistência aumenta. , fazendo com que a impedância total aumente. Quando sinais de alta frequência passam pela ferrita, a interferência eletromagnética é absorvida e convertida em energia térmica e dissipada.
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 extremidade de entrada da linha de alimentação da placa de circuito impresso, a interferência de alta frequência poderá ser filtrada. Anéis magnéticos de ferrite ou esferas magnéticas são especialmente usados para suprimir interferências de alta frequência e interferências de pico em linhas de sinal e linhas de energia. Ele também tem a capacidade de absorver interferência de pulso de descarga eletrostática.
2 Princípios e características das esferas magnéticas Quando a corrente flui através do fio no orifício central, uma trilha magnética circulante será gerada dentro da esfera magnética. As ferritas usadas para controle EMI devem ser formuladas para 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. como mostrado na imagem 2
Os valores numéricos dos dois componentes são proporcionais ao comprimento dos grânulos magnéticos, e o comprimento dos grânulos magnéticos tem um impacto significativo no efeito de supressão. Quanto maior o comprimento das esferas magnéticas, melhor será o efeito de supressão. Como a energia do sinal está acoplada magneticamente às esferas magnéticas, a reatância e a resistência do indutor aumentam à medida que a frequência aumenta. A eficiência do acoplamento magnético depende da permeabilidade magnética do material do cordão em relação ao ar. Normalmente, a perda do material ferrítico que compõe as esferas magnéticas pode ser expressa como uma quantidade complexa pela sua permeabilidade magnética em relação ao ar.
Os materiais magnéticos costumam usar essa relação para caracterizar o ângulo de perda. Os componentes usados para supressão de EMI requerem um grande ângulo de perda, o que significa que a maior parte da interferência será dissipada sem ser refletida. A variedade de materiais de ferrite disponíveis atualmente oferece aos projetistas uma ampla gama de opções para o uso de esferas magnéticas em diferentes situações.
