Kapasitor filter, induktor mode umum, dan manik magnetik adalah figur umum dalam rangkaian desain EMC, dan juga merupakan tiga alat yang ampuh untuk menghilangkan interferensi elektromagnetik.
Untuk peran ketiganya dalam rangkaian, saya yakin masih banyak insinyur yang belum mengerti, artikel dari desain analisis rinci tentang prinsip menghilangkan tiga EMC paling tajam.
1. Kapasitor filter
Meskipun resonansi kapasitor tidak diinginkan dari sudut pandang penyaringan gangguan frekuensi tinggi, resonansi kapasitor tidak selalu berbahaya.
Ketika frekuensi kebisingan yang akan disaring ditentukan, kapasitas kapasitor dapat disesuaikan sehingga titik resonansi tepat jatuh pada frekuensi gangguan.
Dalam rekayasa praktis, frekuensi derau elektromagnetik yang perlu disaring seringkali mencapai ratusan MHz, atau bahkan lebih dari 1 GHz. Untuk derau elektromagnetik berfrekuensi tinggi tersebut, diperlukan kapasitor inti tembus untuk menyaringnya 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 menghadirkan impedansi besar pada sinyal frekuensi tinggi, dan melemahkan efek bypass sinyal frekuensi tinggi;
(2) Alasan lainnya adalah kapasitansi parasit antara kabel yang menggabungkan sinyal frekuensi tinggi, sehingga mengurangi efek penyaringan.
Alasan mengapa kapasitor inti tembus dapat secara efektif menyaring gangguan frekuensi tinggi adalah karena kapasitor inti tembus tidak hanya tidak memiliki masalah bahwa induktansi timbal menyebabkan frekuensi resonansi kapasitor terlalu rendah.
Kapasitor inti tembus dapat dipasang langsung pada panel logam, sehingga panel logam dapat berfungsi sebagai isolasi frekuensi tinggi. Namun, saat menggunakan kapasitor inti tembus, hal yang perlu diperhatikan adalah pemasangannya.
Kelemahan terbesar kapasitor inti-tembus adalah ketakutan terhadap suhu tinggi dan dampak suhu, yang menyebabkan kesulitan besar saat mengelas kapasitor inti-tembus ke panel logam.
Banyak kapasitor yang rusak selama pengelasan. Terutama jika sejumlah besar kapasitor inti perlu dipasang pada panel, kerusakan yang terus-menerus akan sulit diperbaiki, karena jika kapasitor yang rusak dilepas, akan menyebabkan kerusakan pada kapasitor lain di dekatnya.
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 modus umum merupakan piranti penekan interferensi modus umum dengan inti ferit, yang terdiri atas dua kumparan dengan ukuran dan jumlah lilitan yang sama, dililitkan secara simetris pada inti magnetik cincin ferit yang sama untuk membentuk piranti berterminal empat, yang mempunyai efek penekan induktansi yang besar untuk sinyal modus umum, dan induktansi kebocoran yang kecil untuk sinyal modus diferensial.
Prinsipnya adalah ketika arus mode umum mengalir, fluks magnetik dalam cincin magnetik saling tumpang tindih, sehingga memiliki induktansi yang cukup besar, yang menghambat arus mode umum, dan ketika dua kumparan mengalir melalui arus mode diferensial, fluks magnetik dalam cincin magnetik saling membatalkan, dan hampir tidak ada induktansi, sehingga arus mode diferensial dapat lewat 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) Kawat yang dililitkan pada inti kumparan harus diberi isolasi untuk menjamin tidak terjadi hubungan pendek putus antar lilitan kumparan akibat adanya tegangan lebih sesaat;
(2) Ketika kumparan mengalir melalui arus besar sesaat, inti magnetik tidak boleh jenuh;
(3) Inti magnetik dalam kumparan harus diisolasi dari kumparan untuk mencegah kerusakan antara keduanya di bawah aksi tegangan lebih sesaat;
(4) Kumparan harus dililit dalam satu lapisan sejauh mungkin, sehingga mengurangi kapasitansi parasit kumparan dan meningkatkan kemampuan kumparan untuk mengirimkan tegangan lebih transien.
Dalam keadaan normal, sambil memperhatikan pemilihan pita frekuensi yang diperlukan untuk penyaringan, semakin besar impedansi mode umum, semakin baik, jadi kita perlu melihat data perangkat saat memilih induktor mode umum, terutama menurut 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 magnet
Dalam proses desain EMC sirkuit digital produk, kita sering menggunakan manik magnetik, bahan ferit adalah paduan besi-magnesium atau paduan besi-nikel, bahan ini memiliki permeabilitas magnetik yang tinggi, ia dapat menjadi induktor antara lilitan kumparan dalam kasus frekuensi tinggi dan resistansi tinggi yang dihasilkan kapasitansi minimum.
Material ferit biasanya digunakan pada frekuensi tinggi, karena pada frekuensi rendah karakteristik induktansi utamanya membuat rugi-rugi pada saluran sangat kecil. Pada frekuensi tinggi, rasio karakteristik reaktansi utamanya berubah seiring frekuensi. Dalam aplikasi praktis, material ferit digunakan sebagai atenuator frekuensi tinggi untuk rangkaian frekuensi radio.
Faktanya, ferit lebih baik dalam ekuivalen paralel resistansi dan induktansi, resistansi dihubung singkat oleh induktor pada frekuensi rendah, dan impedansi induktor menjadi cukup tinggi pada frekuensi tinggi, sehingga semua arus melewati resistansi.
Ferit adalah perangkat pengonsumsi yang mengubah energi frekuensi tinggi menjadi energi panas, yang ditentukan oleh karakteristik resistansi 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 berperan penting, dan interferensi elektromagnetik diredam oleh refleksi. Pada saat ini, rugi-rugi inti magnetik kecil, sehingga seluruh perangkat memiliki rugi-rugi rendah dan karakteristik Q induktor tinggi. Induktor ini mudah menyebabkan resonansi. Oleh karena itu, pada pita frekuensi rendah, terkadang interferensi dapat meningkat setelah penggunaan manik-manik magnetik ferit.
Pada pita frekuensi tinggi, impedansi terdiri dari komponen resistansi. Seiring meningkatnya frekuensi, permeabilitas inti magnetik menurun, yang mengakibatkan penurunan induktansi induktor dan penurunan komponen reaktansi induktif.
Namun, pada saat ini, hilangnya inti magnetik meningkat, komponen resistansi meningkat, mengakibatkan peningkatan impedansi total, dan ketika sinyal frekuensi tinggi melewati ferit, interferensi elektromagnetik diserap dan diubah menjadi bentuk pembuangan panas.
Komponen peredam ferit banyak digunakan pada papan sirkuit cetak, saluran listrik, dan saluran data. Misalnya, elemen peredam ferit ditambahkan pada ujung saluran masuk kabel daya papan cetak untuk menyaring interferensi frekuensi tinggi.
Cincin magnet ferit atau manik magnet secara khusus digunakan untuk meredam interferensi frekuensi tinggi dan interferensi puncak pada saluran sinyal dan saluran listrik, serta memiliki kemampuan untuk menyerap interferensi pulsa pelepasan muatan elektrostatik. Penggunaan manik magnet chip atau induktor chip terutama bergantung pada aplikasi praktisnya.
Induktor chip digunakan dalam rangkaian resonansi. Ketika derau EMI yang tidak perlu perlu dihilangkan, penggunaan manik magnetik chip adalah pilihan terbaik.
Aplikasi manik magnetik chip dan induktor chip
Induktor chip:Frekuensi radio (RF) dan komunikasi nirkabel, peralatan teknologi informasi, detektor radar, elektronik otomotif, telepon seluler, pager, peralatan audio, asisten digital pribadi (PDA), sistem kendali jarak jauh nirkabel, dan modul catu daya tegangan rendah.
Manik-manik magnetik chip:Rangkaian pembangkit jam, penyaringan antara rangkaian analog dan digital, konektor internal masukan/keluaran I/O (seperti port serial, port paralel, papan ketik, tetikus, telekomunikasi jarak jauh, jaringan area lokal), rangkaian RF dan perangkat logika yang rentan terhadap gangguan, penyaringan gangguan konduksi frekuensi tinggi dalam rangkaian catu daya, komputer, printer, perekam video (VCRS), peredam derau EMI dalam sistem televisi dan telepon seluler.
Satuan manik magnet adalah ohm, karena satuan manik magnet bersifat nominal sesuai dengan impedansi yang dihasilkannya pada frekuensi tertentu, dan satuan impedansi juga ohm.
LEMBAR DATA manik magnetik secara umum akan memberikan karakteristik frekuensi dan impedansi kurva, umumnya 100MHz sebagai standar, misalnya, bila frekuensi 100MHz maka impedansi manik magnetik setara dengan 1000 ohm.
Untuk pita frekuensi yang ingin kita saring, kita perlu memilih semakin besar impedansi manik magnetik, semakin baik, biasanya memilih impedansi 600 ohm atau lebih.
Selain itu, saat memilih manik magnetik, perlu memperhatikan fluks manik magnetik, yang umumnya perlu diturunkan hingga 80%, dan pengaruh impedansi DC pada penurunan tegangan harus dipertimbangkan saat digunakan dalam rangkaian daya.
Waktu posting: 24-Jul-2023
