Kommutatsiya quvvat manbaini EMC dizaynida magnit boncuklardan foydalanish
Ushbu maqola ferrit boncuklarining xususiyatlari bilan tanishtiradi va uning xususiyatlariga ko'ra, uni kommutatsiya quvvat manbaining EMC dizaynida muhim qo'llanilishini tahlil qiladi va joriy qiladi va quvvat liniyasi filtrida eksperimental va sinov natijalarini beradi.
EMC bugungi elektron dizayn va ishlab chiqarishda issiq va qiyin masalaga aylandi. Amaliy qo'llashdagi EMC muammosi juda murakkab va uni nazariy bilimlarga tayanib hal qilib bo'lmaydi. Bu ko'proq elektron muhandislarning amaliy tajribasiga bog'liq. Elektron mahsulotlarning EMC muammosini yaxshiroq hal qilish uchun topraklama, elektron va PCB platalari dizayni, kabel dizayni va ekranlash dizayni kabi masalalarni ko'rib chiqish kerak.
Ushbu maqola kommutatsiya elektr ta'minoti mahsuloti dizaynerlariga yangi mahsulotlarni loyihalashda ko'proq va yaxshiroq tanlovlarni ta'minlash uchun elektr ta'minoti EMCni almashtirishda muhimligini ko'rsatish uchun magnit boncuklarning asosiy tamoyillari va xususiyatlari bilan tanishtiriladi.
1 Ferrit EMI bostirish komponentlari
Ferrit kubik panjarali tuzilishga ega bo'lgan ferrimagnit materialdir. Uning ishlab chiqarish jarayoni va mexanik xususiyatlari keramikanikiga o'xshash, rangi kulrang-qora. EMI filtrlarida tez-tez ishlatiladigan magnit yadrolarning bir turi ferrit materialidir va ko'plab ishlab chiqaruvchilar EMIni bostirish uchun maxsus ishlatiladigan ferrit materiallarini taqdim etadilar. Ushbu material juda katta yuqori chastotali yo'qotishlar bilan tavsiflanadi. Elektromagnit parazitlarni bostirish uchun ishlatiladigan ferrit uchun eng muhim ishlash parametrlari magnit o'tkazuvchanlik m va to'yinganlik magnit oqimining zichligi Bs hisoblanadi. Magnit o'tkazuvchanlik m kompleks son sifatida ifodalanishi mumkin, haqiqiy qism induktivlikni tashkil qiladi va xayoliy qism yo'qotishni ifodalaydi, bu chastota ortishi bilan ortadi. Shuning uchun uning ekvivalent sxemasi induktor L va rezistor R dan tashkil topgan ketma-ket sxema bo'lib, L va R ham chastotaning funktsiyalari. Sim bu ferrit yadrosidan o'tganda, hosil bo'lgan induktiv impedans chastota ortishi bilan shaklda ortadi, lekin mexanizm turli chastotalarda butunlay boshqacha.
Past chastotali diapazonda impedans induktorning induktiv reaktivligidan iborat. Past chastotalarda R juda kichik va magnit yadroning magnit o'tkazuvchanligi yuqori, shuning uchun indüktans katta va L katta rol o'ynaydi va elektromagnit parazit aks ettiriladi va bostiriladi; va bu vaqtda magnit yadroning yo'qolishi kichik bo'lib, butun qurilma past yo'qotish va yuqori Q xususiyatlariga ega bo'lgan induktordir.
Yuqori chastotali diapazonda impedans qarshilik komponentlaridan iborat. Chastotaning ortishi bilan magnit yadroning magnit o'tkazuvchanligi pasayadi, natijada induktorning induktivligi pasayadi va induktiv reaktivlik komponenti kamayadi. Biroq, bu vaqtda magnit yadroning yo'qolishi kuchayadi va qarshilik komponenti ortadi, natijada umumiy empedans ortadi. Yuqori chastotali signal ferritdan o'tganda, elektromagnit parazit issiqlik energiyasi shaklida so'riladi va tarqaladi.
Ferritni bostirish komponentlari bosilgan elektron platalarda, elektr uzatish liniyalarida va ma'lumotlar uzatish liniyalarida keng qo'llaniladi. Agar bosilgan taxtaning quvvat liniyasining kirish uchiga ferritni bostirish elementi qo'shilsa, yuqori chastotali shovqinlarni filtrlash mumkin. Ferrit magnit halqalari yoki magnit boncuklar signal liniyalari va elektr uzatish liniyalarida yuqori chastotali shovqinlarni va boshoqli shovqinlarni bostirish uchun maxsus ishlatiladi. Bundan tashqari, u elektrostatik zaryadsizlanish impulslarining shovqinini yutish qobiliyatiga ega.
2. Magnit boncuklarning printsipi va xarakteristikalari Oqim uning markaziy teshigidagi simdan o'tganda, magnit boncuk ichida aylanib yuradigan magnit yo'l bo'ladi. EMI nazorati uchun ferritlar magnit oqimining katta qismi materialda issiqlik sifatida tarqaladigan tarzda tuzilishi kerak. Ushbu hodisa induktor va qarshilikning ketma-ket kombinatsiyasi bilan modellashtirilishi mumkin. 2-rasmda ko'rsatilganidek
Ikki komponentning raqamli qiymati magnit boncukning uzunligiga mutanosibdir va magnit boncukning uzunligi bostirish effektiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Magnit boncukning uzunligi qancha uzun bo'lsa, bostirish effekti shunchalik yaxshi bo'ladi. Signal energiyasi magnit boncuk bilan magnit bilan bog'langanligi sababli, chastotaning oshishi bilan induktorning reaktivligi va qarshiligi ortadi. Magnit birikmaning samaradorligi havoga nisbatan boncuk materialining magnit o'tkazuvchanligiga bog'liq. Odatda boncukni tashkil etuvchi ferrit materialining yo'qolishi havoga nisbatan o'tkazuvchanligi orqali murakkab miqdor sifatida ifodalanishi mumkin.
Yo'qotish burchagini karakterize qilish uchun magnit materiallar ko'pincha bu nisbatdan foydalanadi. EMIni bostirish komponentlari uchun katta yo'qotish burchagi talab qilinadi, ya'ni shovqinning ko'p qismi tarqaladi va aks ettirilmaydi. Bugungi kunda mavjud bo'lgan ferrit materiallarining keng assortimenti dizaynerlarga turli xil ilovalarda ferrit boncuklardan foydalanish uchun keng imkoniyatlarni taqdim etadi.
3 Magnit boncuklarni qo'llash
3.1 Spike bostiruvchi
Elektr ta'minotini almashtirishning eng katta kamchiligi shundaki, shovqin va shovqinlarni yaratish oson, bu uzoq vaqt davomida kommutatsiya quvvat manbai bilan bog'liq bo'lgan asosiy texnik muammodir. Kommutatsiya quvvat manbai shovqini, asosan, kommutatsiya quvvati trubkasi va kommutatsiya rektifikator diodining tez o'zgaruvchan yuqori kuchlanishli kommutatsiya va impulsli qisqa tutashuv oqimidan kelib chiqadi. Shuning uchun, ularni minimal darajada cheklash uchun samarali komponentlardan foydalanish shovqinni bostirishning asosiy usullaridan biridir. Chiziqli bo'lmagan to'yingan indüktans odatda teskari tiklanish oqimining cho'qqisini bostirish uchun ishlatiladi, bu vaqtda temir yadroning ish holati -Bs dan ortiqcha Bs gacha. Kommutatsiya quvvat manbaining erkin aylanadigan diyotidagi yuqori magnit o'tkazuvchanligi va to'yingan ultra-kichik indüktans elementi-magnit boncuklar konsistensiyasiga ko'ra, kommutatsiya quvvat manbai yoqilganda hosil bo'ladigan eng yuqori oqimni bostirish uchun ishlatiladigan boshoqni bostiruvchi ishlab chiqilgan.
Spike bostiruvchilarning ishlash xususiyatlari
(1) Boshlang'ich va maksimal indüktans qiymatlari juda yuqori va to'yingandan keyin qoldiq indüktans qiymatining chiziqli bo'lmaganligi juda aniq emas. Zanjirga ketma-ket ulangandan so'ng, oqim ko'tariladi va bir zumda yuqori impedansni ko'rsatadi, bu oniy impedans elementi sifatida ishlatilishi mumkin.
(2) Yarimo'tkazgich pallasida vaqtinchalik oqim tepalik signalini, zarba qo'zg'alish pallasida va unga hamroh bo'lgan shovqinni oldini olish uchun javob beradi, shuningdek, yarimo'tkazgichning shikastlanishiga yo'l qo'ymaydi.
(3) Qoldiq indüktans juda kichik va kontaktlarning zanglashiga olib kelganda yo'qotish juda kichik.
(4) Ferrit mahsulotlarining ishlashidan butunlay farq qiladi.
(5) Magnit to'yinganlikdan qochilsa, u juda kichik, yuqori indüktansli indüktans elementi sifatida ishlatilishi mumkin.
(6) U tebranishlarni boshqarish va hosil qilish uchun kam yo'qotish bilan yuqori samarali to'yingan temir yadro sifatida ishlatilishi mumkin.
Spike bostiruvchi temir yadroli materialdan kattaroq indüktans olish uchun yuqori magnit o'tkazuvchanlikka ega bo'lishini talab qiladi; yuqori kvadrat nisbati temir yadroni to'yintirishi mumkin bo'lganda, indüktans tezda nolga tushishi kerak; majburlash kuchi kichik va yuqori chastotali yo'qotish past bo'ladi, aks holda temir yadroning issiqlik tarqalishi normal ishlamaydi.
Spike bostiruvchining maqsadi, asosan, joriy tepalik signalini kamaytirishdir; joriy tepalik signalidan kelib chiqadigan shovqinni kamaytirish; kommutatsiya tranzistorining shikastlanishini oldini olish; kommutatsiya tranzistorining kommutatsiya yo'qotilishini kamaytirish; diodaning tiklanish xususiyatlarini qoplash; yuqori chastotali impuls oqimining zarba qo'zg'alishini oldini olish. Ultra kichik chiziq filtri sifatida foydalaning va hokazo.
3.2 Filtrda qo'llash a) Magnit boncuklarsiz sinov natijasi b) Magnit boncuklar bilan sinov natijasi c) L chizig'i va magnit boncuklar bilan sinov natijasi d) N chiziq va magnit boncuklar bilan sinov natijasi
Oddiy filtrlar yo'qotishsiz reaktiv komponentlardan iborat. Uning sxemadagi vazifasi to'xtash chastotasini signal manbasiga qaytarishdir, shuning uchun bu turdagi filtr ham aks ettirish filtri deb ataladi. Ko'zgu filtri signal manbasining empedansiga mos kelmasa, energiyaning bir qismi signal manbaiga qaytariladi, bu esa shovqin darajasining oshishiga olib keladi. Ushbu kamchilikni hal qilish uchun filtrning kiruvchi chizig'ida ferrit magnit halqasi yoki magnit boncuk ushlagichidan foydalanish mumkin va ferrit halqasi yoki magnit boncuk tomonidan yuqori chastotali signalning girdab oqimi yo'qolishi yuqori chastotani aylantirish uchun ishlatilishi mumkin. -chastota komponenti issiqlik yo'qotilishiga. Shuning uchun magnit halqa va magnit boncuklar aslida yuqori chastotali komponentlarni o'zlashtiradi, shuning uchun ular ba'zan assimilyatsiya filtrlari deb ataladi.
Turli xil ferrit bostirish komponentlari turli xil optimal bostirish chastota diapazonlariga ega. Odatda, o'tkazuvchanlik qanchalik yuqori bo'lsa, bostirilgan chastota shunchalik past bo'ladi. Bundan tashqari, ferritning hajmi qanchalik katta bo'lsa, bostirish effekti shunchalik yaxshi bo'ladi. Ovoz doimiy bo'lsa, uzun va ingichka shakl qisqa va qalinga qaraganda yaxshiroq bostirish effektiga ega va ichki diametr qanchalik kichik bo'lsa, bostirish effekti shunchalik yaxshi bo'ladi. Biroq, doimiy yoki o'zgaruvchan tok oqimi bo'lsa, ferritning to'yinganligi muammosi hali ham mavjud. Bostirish elementining ko'ndalang kesimi qanchalik katta bo'lsa, u to'yingan bo'lish ehtimoli shunchalik kam bo'ladi va u bardosh bera oladigan oqim oqimiga qanchalik katta bo'ladi.
Magnit boncuklarning yuqoridagi printsiplari va xususiyatlariga asoslanib, u kommutatsiya quvvat manbai filtriga qo'llaniladi va ta'siri aniq. Sinov natijalaridan ko'rinib turibdiki, magnit boncuklarning qo'llanilishi sezilarli darajada farq qiladi. Eksperimental natijalardan ko'rinib turibdiki, kommutatsiya elektr ta'minoti sxemasi, strukturaviy tartib va quvvatning ta'siri tufayli, ba'zida u differentsial rejim shovqinlariga yaxshi bostirish ta'siriga ega, ba'zan esa umumiy rejim shovqinlariga yaxshi bostirish ta'siriga ega, va ba'zan shovqinni bostirish ta'siriga ega emas, lekin shovqin shovqinini oshiradi.
EMI yutuvchi magnit halqa/magnit boncuk differensial rejim shovqinini bostirganda, u orqali o'tadigan oqim qiymati uning hajmiga mutanosib bo'ladi va ikkalasi o'rtasidagi nomutanosiblik to'yinganlikni keltirib chiqaradi, bu esa komponentning ishlashini pasaytiradi; umumiy tartibdagi shovqinni bostirishda quvvat manbaining ikkita simi (ijobiy va salbiy) bir vaqtning o'zida magnit halqadan o'tadi va samarali signal differentsial rejim signalidir. Magnit halqani qo'llashning yana bir yaxshi usuli - bu magnit halqadan o'tadigan simni induktivlikni oshirish uchun bir necha marta qayta-qayta o'rashdir. Elektromagnit parazitlarni bostirish printsipiga ko'ra, uning bostirish effektidan oqilona foydalanish mumkin.
Ferritni bostirish komponentlari shovqin manbasiga yaqin joyda o'rnatilishi kerak. Kirish/chiqish sxemasi uchun u ekranlash korpusining kirish va chiqishiga imkon qadar yaqin bo'lishi kerak. Ferrit magnit halqasi va magnit boncuklardan tashkil topgan assimilyatsiya filtri uchun magnit o'tkazuvchanligi yuqori bo'lgan yo'qolgan materiallarni tanlashdan tashqari, uni qo'llash holatlariga ham e'tibor qaratish lozim. Ularning chiziqdagi yuqori chastotali komponentlarga qarshiligi taxminan o'ndan yuzlab Ō ga teng, shuning uchun uning yuqori impedansli davrlardagi roli aniq emas. Aksincha, u past empedansli davrlarda (masalan, quvvat taqsimoti, quvvat manbai yoki radiochastota davrlarida) juda samarali bo'ladi.
