כיצד לבחור ולהחיל פריטים
יישומים של התקני דיכוי Ferrite: התקני דיכוי Ferrite נמצאים בשימוש נרחב ב- PCB, קווי חשמל וקווי נתונים.
יישומים של התקני דיכוי Ferrite על PCB:
השיטה העיקרית של תכנון EMI היא דיכוי מקור, שהיא לדכא EMI במקור על PCB. הרעיון הוא להגביל את הרעש לאזור קטן ולהימנע מצירוף רעש בתדר גבוה למעגלים אחרים שיכולים לייצר פליטות חזקות יותר על ידי חיבור כבלים.
מקור ה-EMI ב-PCB מגיע מהמעגלים הדיגיטליים. הזרם בתדר גבוה יוצר ירידת מתח במצב משותף בין קו החשמל להארקה, וגורם להפרעה במצב משותף. קבלים מנתקים על קווי חשמל או אותות יכולים לקצר את הרעש בתדר גבוה של מתגי IC, אך קבלים מנתקים גורמים לעתים קרובות לתהודה בתדר גבוה ויוצרים הפרעות חדשות. הוספת חרוז דיכוי פריט לכניסת החשמל של הלוח מחלישה ביעילות רעש בתדר גבוה.
יישומים של התקני דיכוי פריטה בקווי חשמל:
כבל החשמל יעביר את ההפרעה לרשת החשמל החיצונית ואת רעש ספק הכוח המתג ללוח האם. התקני דיכוי Ferrite מותקנים ביציאת הפלט של ספק הכוח ובכניסה של קו החשמל PCB, אשר יכול לא רק לדכא את העברת הפרעות בתדר גבוה בין ספק הכוח לבין PCB, אלא גם לדכא את ההפרעה ההדדית של רעש בתדר גבוה בין PCB.
חשוב לציין כי כאשר מכשירי פריט מוחלים על קווי חשמל, קיימים לעיתים זרמי הטיה. העכבה ואובדן ההחדרה של הפריט פוחתים ככל שזרם ההטיה גדל. כאשר זרם ההטיה עולה לערך מסוים, מכשיר דיכוי הפריטה הופך רווי. בתכנון EMC, יש צורך לשקול את הבעיה של אובדן החדרה מופחת ברוויה. ככל שהחדירות של הפריט נמוכה יותר, כך אובדן ההחדרה מושפע פחות מזרם ההטיה, והוא רווי פחות. לכן, יש צורך לבחור חומרים עם חדירות נמוכה ורכיבים עם שטח חתך גדול עבור התקני דיכוי פריט המשמשים קווי חשמל.
כאשר זרם ההטיה גדול, ניתן להשחיל את החוט היוצא (חוט חי של AC, חוט חיובי של DC) ואת החוט החוזר (חוט אמצעי של AC, חוט הארקה של DC) של ספק הכוח לליבה/טבעת בו זמנית. זה מונע רוויה ומדכא רעש במצב נפוץ.
יישום התקני דיכוי פריטה על קווי איתות:
האזור הנפוץ ביותר עבור רכיבי דיכוי פריטה הוא בקווי אותות. לדוגמה, במוצרים מסוימים, אות ה- EMI יעבור דרך כבל המארח לתצוגה למעגל של מנהל ההתקן המארח, ולאחר מכן יצומד ל- CPU, כך שהמעגל לא יפעל כראוי. יחד עם זאת, נתונים או רעש מלוח האם יכולים להיות מוקרנים גם דרך כבלי החיבור. ניתן להשתמש בחרוזי פריט בין מעגל ההנעה למעגל התצוגה כדי לדכא רעש בתדר גבוה. אות הנתונים יכול לעבור דרך חרוזי הפריט כמעט ללא הפסד.
ניתן לטפל בכבלים שטוחים גם באמצעות מכשירים ייעודיים לדיכוי פריטים, כדי לדכא רעש לפני שהוא מוקרן.
בחירת מכשירים לדיכוי פריטים
מכשירי דיכוי פריטה זמינים במגוון חומרים, צורות וגדלים.
על מנת לבחור את רכיב הדיכוי הנכון שיהיה יעיל יותר בדיכוי רעש, מהנדס התכנון צריך לדעת את התדר והעוצמה של אות ה- EMI שיש לדכא, את השפעת הדיכוי הנדרש, כלומר אובדן החדרה, ואת טביעת הרגל המותרת, כולל מידות הליבה I.D., O.D. ואורך.
גודל הליבה/טבעת הפריט נקבע: ככל שההפרש בין הקוטר הפנימי והחיצוני של הליבה/טבעת גדול יותר, כך כיוון הציר ארוך יותר, והעכבה גדולה יותר. אבל הקוטר הפנימי חייב להיות כרוך היטב סביב החוט. לכן, כדי להשיג הנחתה גדולה, יש להשתמש בטבעת מגנטית גדולה ככל האפשר.
מספר סיבובים של חנק במצב משותף: הגדלת מספר הסיבובים העוברים דרך הטבעת יכולה להגדיל את העכבה של תדרים נמוכים, אך העכבה של תדרים גבוהים פוחתת עקב העלייה בקיבול הטפילי, ולכן זו טעות נפוצה להגדיל באופן עיוור את מספר הסיבובים כדי להגדיל את כמות ההנחתה. כאשר רצועת ההתאבכות שיש לדכא רחבה, ניתן לפצוע סיבובים שונים סביב שתי הטבעות המגנטיות. לדוגמה, למכשיר יכולות להיות שתי נקודות תדר העולות על הקרינה הסטנדרטית, האחת ב- 40 MHz והשנייה ב- 500 MHz. אם הבדיקה קובעת שזה בגלל קרינת המצב הנפוץ של הכבל. על ידי הצבת סראונד מגנטי על הכבל עבור סיבוב אחד, ההפרעה של 500MHz מופחתת באופן משמעותי וכבר לא עולה על התקן. עם זאת, עדיין חריגה מתדר 40MHz. לאחר מכן השתמש בטבעת מגנטית כדי לכרוך את הכבל סביב הטבעת המגנטית במשך יותר מ- 3 סיבובים, וההפרעה של 40MHz מופחתת ואינה חורגת עוד מהתקן. זאת בשל העובדה כי הגדלת מספר טבעות פריטה על הכבל מגדילה את העכבה של התדר הנמוך, ואת העכבה של התדר הגבוה פוחתת ככל שמספר הפניות המתפתלות גדל. הסיבה לתופעה זו היא הגידול בקיבול הטפילי. מכיוון שהשפעת טבעת הפריט תלויה בעכבה של הלולאה המשותפת המקורית, ככל שעכבת הלולאה המקורית נמוכה יותר, כך ההשפעה של הטבעת המגנטית ברורה יותר. לכן, כאשר מסננים קיבוליים מותקנים בשני הקצוות של הכבל המקורי, העכבה נמוכה מאוד, ואת ההשפעה של הטבעת המגנטית יהיה ברור יותר.
הערה: חרוזי פריט הם מכשירים עתירי אנרגיה. הוא צורך אנרגיה בתדר גבוה בצורה של חום. זה יכול להיות מוסבר רק על ידי המאפיינים של התנגדות ולא השראות. לחומרי דיכוי פריטיים שונים יש טווחי תדר דיכוי אופטימליים שונים, הקשורים לחדירות הראשונית. באופן כללי, ככל שהחדירות הראשונית של החומר גבוהה יותר, כך תדירות הדיכוי החלה נמוכה יותר.
הטבלה הבאה מציגה את הקשר בין החדירות הראשונית לבין תדירות הדיכוי האופטימלית של חומרים מגנטיים פריטיים נפוצים בתדר גבוה, במקרה של זרם הטיה DC או AC בתדר נמוך, יש צורך לשקול את הירידה והרוויה של ביצועי הדיכוי, ולנסות לבחור חומרים עם חדירות נמוכה. מצד שני, עבור חומרים מגנטיים המשתמשים במשרנים במצב משותף המופעלים בכניסת AC של קווי חשמל, יש צורך לדכא רעש הפרעה במצב משותף של 10 MHz או פחות, ויש צורך לבחור פרמטר חומר מגנטי עם חדירות ראשונית גבוהה יותר, ואת הטווח של 7000 עד 10 K מומלץ.
חדירות ראשונית טווח תדרי דיכוי אופטימלי/MHz
125 >200
850 30-200
2500 10-30
5000 <10
לאחר בחירת חומר פריט, יש צורך לבחור את הצורה והגודל של אלמנט הדיכוי. הצורה והגודל של רכיב הדיכוי משפיעים על אפקט הדיכוי על הרעש.
באופן כללי, ככל שנפח הפריט גדול יותר, כך העיכוב טוב יותר. כאשר הנפח קבוע, העכבה של צורה ארוכה ודקה גדולה מזו של צורה קצרה ועבה, ואפקט הדיכוי טוב יותר. עם זאת, במקרה של זרם הטיה DC או AC, יש לקחת בחשבון את בעיית הרוויה המגנטית. ככל ששטח החתך (ערך פרמטר Ae) של אלמנט דיכוי הפריט, כך הוא רווי פחות וזרם ההטיה שהוא יכול לסבול גדול יותר. בנוסף, ככל שהקוטר הפנימי של הפריט קטן יותר, כך אפקט העיכוב טוב יותר.
בקיצור, העיקרון של בחירת מכשיר דיכוי פריטות הוא לבחור מכשיר דיכוי פריטים, שהוא ארוך, עבה ככל האפשר, ובעל חור פנימי קטן ככל האפשר בתנאי שהחלל מאפשר שימוש.
הרכבה של חומרים מגנטיים פריטיים
ברוב המקרים, יש להתקין את אותו מכשיר דיכוי פריטים קרוב ככל האפשר למקור המטרד. זה מונע צימוד רעש למקומות אחרים שבהם רעש יכול להיות קשה יותר לדכא. עם זאת, במעגלי קלט/פלט, שבהם חוטים או כבלים נכנסים או יוצאים מהמגן, יש להתקין את התקן הפריט קרוב ככל האפשר לכניסה וליציאה של המגן כדי למנוע צימוד רעש במקום אחר לפני שהוא עובר דרך התקן דיכוי הפריט.
הערה: אם מכשיר החומר המגנטי פריטה מולבש על הכבל, מומלץ לאטום אותו עם צינור כיווץ חום.