Kapasitor filter, induktor mode umum, dan manik magnetik adalah gambaran umum dalam rangkaian desain EMC, dan juga merupakan tiga alat ampuh untuk menghilangkan interferensi elektromagnetik.
Untuk peran ketiganya di sirkuit, saya yakin masih banyak insinyur yang tidak mengerti, artikel dari desain analisis rinci tentang prinsip menghilangkan tiga EMC paling tajam.
1. Kapasitor penyaring
Meskipun resonansi kapasitor tidak diinginkan dari sudut pandang menyaring kebisingan frekuensi tinggi, resonansi kapasitor tidak selalu berbahaya.
Ketika frekuensi kebisingan yang akan disaring ditentukan, kapasitas kapasitor dapat diatur sehingga titik resonansinya tepat pada frekuensi gangguan.
Dalam rekayasa praktis, frekuensi derau elektromagnetik yang harus disaring seringkali mencapai ratusan MHz, atau bahkan lebih dari 1GHz. Untuk gangguan elektromagnetik frekuensi tinggi seperti itu, perlu menggunakan kapasitor inti untuk menyaring secara efektif.
Alasan mengapa kapasitor biasa tidak dapat secara efektif menyaring kebisingan frekuensi tinggi adalah karena dua alasan:
(1) Salah satu alasannya adalah induktansi kabel kapasitor menyebabkan resonansi kapasitor, yang menimbulkan impedansi besar pada sinyal frekuensi tinggi, dan melemahkan efek bypass sinyal frekuensi tinggi;
(2) Alasan lainnya adalah kapasitansi parasit antara kabel yang menghubungkan sinyal frekuensi tinggi, mengurangi efek penyaringan.
Alasan mengapa kapasitor inti dapat secara efektif menyaring kebisingan frekuensi tinggi adalah karena kapasitor inti tidak hanya tidak memiliki masalah karena induktansi timbal menyebabkan frekuensi resonansi kapasitor terlalu rendah.
Dan kapasitor inti tembus dapat langsung dipasang pada panel logam, menggunakan panel logam untuk memainkan peran isolasi frekuensi tinggi. Namun bila menggunakan kapasitor through-core, masalah yang perlu diperhatikan adalah masalah pemasangan.
Kelemahan terbesar dari kapasitor inti tembus adalah ketakutan akan suhu tinggi dan dampak suhu, yang menyebabkan kesulitan besar saat mengelas kapasitor inti tembus ke panel logam.
Banyak kapasitor yang rusak saat pengelasan. Apalagi jika perlu dipasang kapasitor inti dalam jumlah besar pada panel, jika terjadi kerusakan maka sulit untuk diperbaiki, karena apabila kapasitor yang rusak dilepas maka akan mengakibatkan kerusakan pada kapasitor lain disekitarnya.
2. Induktansi mode umum
Karena masalah yang dihadapi EMC sebagian besar adalah gangguan mode umum, induktor mode umum juga merupakan salah satu komponen kuat yang umum digunakan.
Induktor mode umum adalah perangkat penekan interferensi mode umum dengan ferit sebagai intinya, yang terdiri dari dua kumparan dengan ukuran yang sama dan jumlah lilitan yang sama yang dililitkan secara simetris pada inti magnet cincin ferit yang sama untuk membentuk perangkat empat terminal, yang mana memiliki efek penekanan induktansi yang besar untuk sinyal mode umum, dan induktansi kebocoran kecil untuk sinyal mode diferensial.
Prinsipnya adalah ketika arus mode umum mengalir, fluks magnet pada cincin magnet saling bertumpukan, sehingga memiliki induktansi yang cukup besar, yang menghambat arus mode umum, dan ketika dua kumparan mengalir melalui arus mode diferensial, fluks magnet dalam cincin magnet saling membatalkan, dan hampir tidak ada induktansi, sehingga arus mode diferensial dapat mengalir tanpa redaman.
Oleh karena itu, induktor mode umum dapat secara efektif menekan sinyal interferensi mode umum pada saluran seimbang, tetapi tidak berpengaruh pada transmisi normal sinyal mode diferensial.
Induktor mode umum harus memenuhi persyaratan berikut saat diproduksi:
(1) Kabel yang dililitkan pada inti kumparan harus diisolasi untuk memastikan bahwa tidak ada gangguan hubung singkat antara belitan kumparan akibat tegangan lebih sesaat;
(2) Ketika kumparan mengalir melalui arus besar sesaat, inti magnet tidak boleh jenuh;
(3) Inti magnet dalam kumparan harus diisolasi dari kumparan untuk mencegah kerusakan antara keduanya akibat tegangan lebih sesaat;
(4) Kumparan harus dililitkan dalam satu lapisan sejauh mungkin, untuk mengurangi kapasitansi parasit dari kumparan dan meningkatkan kemampuan kumparan untuk mengirimkan tegangan lebih transien.
Dalam keadaan normal, sambil memperhatikan pemilihan pita frekuensi yang diperlukan untuk memfilter, semakin besar impedansi mode umum, semakin baik, jadi kita perlu melihat data perangkat saat memilih induktor mode umum, terutama berdasarkan pada kurva frekuensi impedansi.
Selain itu, saat memilih, perhatikan dampak impedansi mode diferensial pada sinyal, terutama berfokus pada impedansi mode diferensial, terutama memperhatikan port berkecepatan tinggi.
3. Manik magnetik
Dalam proses desain EMC sirkuit digital produk, kita sering menggunakan manik-manik magnetik, bahan ferit adalah paduan besi-magnesium atau paduan besi-nikel, bahan ini memiliki permeabilitas magnetik yang tinggi, ia dapat menjadi induktor antara belitan kumparan jika terjadi tegangan tinggi. frekuensi dan resistansi tinggi menghasilkan kapasitansi minimum.
Bahan ferit biasanya digunakan pada frekuensi tinggi, karena pada frekuensi rendah karakteristik induktansi utamanya membuat kerugian pada saluran menjadi sangat kecil. Pada frekuensi tinggi, rasio karakteristik reaktansi utamanya dan berubah seiring frekuensi. Dalam aplikasi praktis, bahan ferit digunakan sebagai attenuator frekuensi tinggi untuk rangkaian frekuensi radio.
Faktanya, ferit lebih baik setara dengan paralel resistansi dan induktansi, resistansi tersebut dihubung pendek oleh induktor pada frekuensi rendah, dan impedansi induktor menjadi cukup tinggi pada frekuensi tinggi, sehingga semua arus melewati resistansi.
Ferit adalah perangkat konsumsi yang mengubah energi frekuensi tinggi menjadi energi panas, yang ditentukan oleh karakteristik hambatan listriknya. Manik-manik magnetik ferit memiliki karakteristik penyaringan frekuensi tinggi yang lebih baik daripada induktor biasa.
Ferit bersifat resistif pada frekuensi tinggi, setara dengan induktor dengan faktor kualitas yang sangat rendah, sehingga dapat mempertahankan impedansi tinggi pada rentang frekuensi yang luas, sehingga meningkatkan efisiensi penyaringan frekuensi tinggi.
Pada pita frekuensi rendah, impedansi terdiri dari induktansi. Pada frekuensi rendah, R sangat kecil, dan permeabilitas magnetik inti tinggi, sehingga induktansinya besar. L memainkan peran utama, dan interferensi elektromagnetik ditekan oleh refleksi. Dan pada saat ini, hilangnya inti magnet kecil, seluruh perangkat mengalami kerugian rendah, karakteristik induktor Q tinggi, induktor ini mudah menimbulkan resonansi, sehingga pada pita frekuensi rendah, terkadang mungkin ada peningkatan interferensi setelah penggunaan manik-manik magnetik ferit.
Pada pita frekuensi tinggi, impedansi terdiri dari komponen resistansi. Dengan meningkatnya frekuensi, permeabilitas inti magnet menurun, mengakibatkan penurunan induktansi induktor dan penurunan komponen reaktansi induktif.
Namun, pada saat ini, hilangnya inti magnet meningkat, komponen resistansi meningkat, sehingga impedansi total meningkat, dan ketika sinyal frekuensi tinggi melewati ferit, interferensi elektromagnetik diserap dan diubah menjadi bentuk pembuangan panas.
Komponen penekan ferit banyak digunakan pada papan sirkuit tercetak, saluran listrik, dan saluran data. Misalnya, elemen penekan ferit ditambahkan ke ujung saluran masuk kabel daya papan cetak untuk menyaring interferensi frekuensi tinggi.
Cincin magnet ferit atau manik magnet secara khusus digunakan untuk menekan interferensi frekuensi tinggi dan interferensi puncak pada saluran sinyal dan saluran listrik, dan juga memiliki kemampuan untuk menyerap interferensi pulsa pelepasan elektrostatis. Penggunaan manik-manik magnetik chip atau induktor chip terutama bergantung pada aplikasi praktisnya.
Induktor chip digunakan dalam rangkaian resonansi. Ketika kebisingan EMI yang tidak perlu perlu dihilangkan, penggunaan manik-manik magnetik chip adalah pilihan terbaik.
Penerapan manik-manik magnetik chip dan induktor chip
Induktor chip:Frekuensi radio (RF) dan komunikasi nirkabel, peralatan teknologi informasi, detektor radar, elektronik otomotif, telepon seluler, pager, perlengkapan audio, asisten digital pribadi (PDA), sistem kendali jarak jauh nirkabel, dan modul catu daya tegangan rendah.
Manik-manik magnetik chip:Sirkuit penghasil jam, penyaringan antara sirkuit analog dan digital, konektor internal input/output I/O (seperti port serial, port paralel, keyboard, mouse, telekomunikasi jarak jauh, jaringan area lokal), sirkuit RF, dan perangkat logika yang rentan terhadap interferensi, penyaringan interferensi yang dilakukan frekuensi tinggi pada rangkaian catu daya, komputer, printer, perekam video (VCRS), peredam bising EMI pada sistem televisi dan telepon seluler.
Satuan manik magnet adalah ohm, karena satuan manik magnet adalah nominal sesuai dengan impedansi yang dihasilkannya pada frekuensi tertentu, dan satuan impedansinya juga ohm.
DATASHEET manik magnetik umumnya akan memberikan karakteristik frekuensi dan impedansi kurva, umumnya 100MHz sebagai standar, misalnya ketika frekuensi 100MHz ketika impedansi manik magnetik setara dengan 1000 ohm.
Untuk pita frekuensi yang ingin kita filter, kita perlu memilih semakin besar impedansi manik magnetnya, semakin baik, biasanya memilih impedansi 600 ohm atau lebih.
Selain itu, ketika memilih manik-manik magnetik, perlu memperhatikan fluks manik-manik magnetik, yang umumnya perlu diturunkan sebesar 80%, dan pengaruh impedansi DC terhadap penurunan tegangan harus dipertimbangkan ketika digunakan dalam rangkaian daya.
Waktu posting: 24 Juli-2023
