aħbarijiet

Fid-dinja ideali tagħna, is-sigurtà, il-kwalità u l-prestazzjoni huma importanti ħafna. F'ħafna każijiet, madankollu, l-ispiża tal-komponent finali, inkluż il-ferrite, saret il-fattur determinanti.Dan l-artikolu huwa maħsub biex jgħin lill-inġiniera tad-disinn isibu materjali tal-ferrite alternattivi biex inaqqsu spiża.
Il-proprjetajiet tal-materjal intrinsiku mixtieqa u l-ġeometrija tal-qalba huma ddeterminati minn kull applikazzjoni speċifika. Proprjetajiet inerenti li jirregolaw il-prestazzjoni f'applikazzjonijiet ta 'livell ta' sinjal baxx huma permeabilità (speċjalment temperatura), telf baxx tal-qalba, u stabbiltà manjetika tajba matul iż-żmien u temperatura. L-applikazzjonijiet jinkludu Q għoli. indutturi, indutturi tal-mod komuni, transformers tal-broadband, imqabbla u tal-polz, elementi tal-antenna tar-radju, u ripetituri attivi u passivi. Għal applikazzjonijiet tal-enerġija, densità għolja tal-fluss u telf baxx fil-frekwenza operattiva u fit-temperatura huma karatteristiċi mixtieqa. L-applikazzjonijiet jinkludu provvisti tal-enerġija b'mod ta' swiċċ iċċarġjar tal-batteriji tal-vetturi elettriċi, amplifikaturi manjetiċi, konvertituri DC-DC, filtri tal-enerġija, kojls tal-ignition, u transformers.
Il-proprjetà intrinsika li għandha l-akbar impatt fuq il-prestazzjoni tal-ferrite artab f'applikazzjonijiet ta 'soppressjoni hija l-permeabilità kumplessa [1], li hija proporzjonali għall-impedenza tal-qalba. Hemm tliet modi kif tuża ferrite bħala suppressor ta' sinjali mhux mixtieqa (immexxija jew irradjata). ).L-ewwel, u l-inqas komuni, huwa bħala tarka prattiku, fejn il-ferrites jintużaw biex jiżolaw kondutturi, komponenti jew ċirkwiti mill-ambjent tal-kamp elettromanjetiku mitluf li jirradja. Fit-tieni applikazzjoni, il-ferrites jintużaw b'elementi abilità biex joħolqu pass baxx. filtru, jiġifieri inductance - abilità fi frekwenzi baxxi u dissipazzjoni fi frekwenzi għoljin. It-tielet u l-aktar użu komuni huwa meta l-qlub tal-ferrite jintużaw waħedhom għal ċomb tal-komponenti jew ċirkwiti fil-livell tal-bord. F'din l-applikazzjoni, il-qalba tal-ferrite tipprevjeni kwalunkwe oxxillazzjonijiet parassitiċi u/ jew ittaffi l-ġbir jew it-trażmissjoni tas-sinjali mhux mixtieqa li jistgħu jinfirxu tul komponenti jew interkonnessjonijiet, traċċi jew kejbils. Fit-tieni u t-tielet applikazzjonijiet, il-qlub tal-ferrite jrażżnu l-EMI kondotti billi jeliminaw jew inaqqsu ħafna l-kurrenti ta’ frekwenza għolja miġbuda minn sorsi EMI. L-introduzzjoni tal-ferrite tipprovdi impedenza ta 'frekwenza għolja biżżejjed biex irażżan kurrenti ta' frekwenza għolja. Fit-teorija, ferrite ideali tipprovdi impedenza għolja fi frekwenzi EMI u impedenza żero fil-frekwenzi l-oħra kollha. Fil-fatt, qlub tas-soppressori tal-ferrite jipprovdu impedenza dipendenti fuq il-frekwenza. Fi frekwenzi taħt 1 MHz, il- impedenza massima tista 'tinkiseb bejn 10 MHz u 500 MHz skond il-materjal tal-ferrite.
Peress li hija konsistenti mal-prinċipji tal-inġinerija elettrika, fejn il-vultaġġ AC u l-kurrent huma rappreżentati minn parametri kumplessi, il-permeabilità ta 'materjal tista' tiġi espressa bħala parametru kumpless li jikkonsisti f'partijiet reali u immaġinarji.Dan jintwera fi frekwenzi għoljin, fejn il- il-permeabilità tinqasam f'żewġ komponenti.Il-parti reali (μ') tirrappreżenta l-parti reattiva, li hija f'fażi mal-kamp manjetiku li jalterna [2], filwaqt li l-parti immaġinarja (μ") tirrappreżenta t-telf, li huma barra mill-fażi mal- kamp manjetiku li jalterna.Dawn jistgħu jiġu espressi bħala komponenti ta' serje (μs'μs”) jew f'komponent parallel (µp'µp”).Il-graffs fil-Figuri 1, 2, u 3 juru l-komponenti tas-serje tal-permeabilità inizjali kumplessa bħala funzjoni tal-frekwenza għal tliet materjali tal-ferrite.Tip ta 'materjal 73 huwa ferrite tal-manganiż-żingu, il-manjetiku inizjali Il-konduttività hija 2500. Tip ta 'materjal 43 huwa ferrite taż-żingu tan-nikil b'permeabilità inizjali ta' 850. Tip ta 'materjal 61 huwa ferrite taż-żingu tan-nikil b'permeabilità inizjali ta' 125.
Niffokaw fuq il-komponent tas-serje tal-materjal tat-Tip 61 fil-Figura 3, naraw li l-parti reali tal-permeabilità, μs', tibqa 'kostanti bi frekwenza dejjem tiżdied sakemm tintlaħaq frekwenza kritika, u mbagħad tonqos malajr. It-telf jew μs" jogħla. u mbagħad jilħaq il-quċċata hekk kif μs' jaqa'.Dan it-tnaqqis fil-μs' huwa dovut għall-bidu ta 'reżonanza ferrimanjetika.[3] Għandu jiġi nnutat li iktar ma tkun għolja l-permeabilità, aktar Aktar ma tkun baxxa l-frekwenza.Din ir-relazzjoni inversa ġiet osservata għall-ewwel darba minn Snoek u tat il-formula li ġejja:
fejn: ƒres = μs” frekwenza fil-massimu γ = proporzjon giromanjetiku = 0.22 x 106 A-1 m μi = permeabilità inizjali Msat = 250-350 Am-1
Peress li l-qlub tal-ferrite użati f'livell baxx ta 'sinjal u applikazzjonijiet ta' qawwa jiffokaw fuq parametri manjetiċi taħt din il-frekwenza, il-manifatturi tal-ferrite rari jippubblikaw data ta 'permeabilità u/jew telf fi frekwenzi ogħla. Madankollu, data ta' frekwenza ogħla hija essenzjali meta jiġu speċifikati qlub tal-ferrite għas-soppressjoni tal-EMI.
Il-karatteristika li l-biċċa l-kbira tal-manifatturi tal-ferrite jispeċifikaw għall-komponenti użati għas-soppressjoni tal-EMI hija l-impedenza. vettur tal-impedenza.Filwaqt li din l-informazzjoni hija ta 'valur, ħafna drabi hija insuffiċjenti, speċjalment meta timmudella l-prestazzjoni taċ-ċirkwit tal-ferrites.Biex jinkiseb dan, il-valur tal-impedenza u l-angolu tal-fażi tal-komponent, jew il-permeabilità kumplessa tal-materjal speċifiku, għandhom ikunu disponibbli.
Iżda anki qabel ma jibdew jimmudellaw il-prestazzjoni tal-komponenti tal-ferrite f'ċirkwit, id-disinjaturi għandhom ikunu jafu dan li ġej:
fejn μ'= parti reali tal-permeabilità kumplessa μ”= parti immaġinarja tal-permeabilità kumplessa j = vettur immaġinarju tal-unità Lo= induttanza tal-qalba tal-arja
L-impedenza tal-qalba tal-ħadid hija wkoll meqjusa bħala l-kombinazzjoni tas-serje tar-reattanza induttiva (XL) u r-reżistenza għat-telf (Rs), it-tnejn li huma dipendenti fuq il-frekwenza.Qalba mingħajr telf se jkollha impedenza mogħtija mir-reattanza:
fejn: Rs = reżistenza totali tas-serje = Rm + Re Rm = reżistenza tas-serje ekwivalenti minħabba telf manjetiku Re = reżistenza tas-serje ekwivalenti għat-telf tar-ram
Fi frekwenzi baxxi, l-impedenza tal-komponent hija primarjament induttiva. Hekk kif tiżdied il-frekwenza, l-inductance tonqos filwaqt li t-telf jiżdied u l-impedenza totali tiżdied.Figura 4 hija plott tipiku ta 'XL, Rs u Z kontra l-frekwenza għall-materjali ta' permeabilità medja tagħna. .
Imbagħad ir-reattanza induttiva hija proporzjonali għall-parti reali tal-permeabilità kumplessa, b'Lo, l-inductance tal-qalba tal-arja:
Ir-reżistenza għat-telf hija wkoll proporzjonali għall-parti immaġinarja tal-permeabilità kumplessa bl-istess kostanti:
Fl-Ekwazzjoni 9, il-materjal tal-qalba huwa mogħti minn µs' u µs”, u l-ġeometrija tal-qalba hija mogħtija minn Lo.Għalhekk, wara li tkun taf il-permeabilità kumplessa ta 'ferrites differenti, jista' jsir paragun biex jinkiseb l-aktar materjal adattat fil-mixtieqa frekwenza jew firxa ta 'frekwenza.Wara li tagħżel l-aħjar materjal, wasal iż-żmien li tagħżel l-aħjar komponenti ta' daqs. Ir-rappreżentazzjoni tal-vettur ta 'permeabilità kumplessa u impedenza hija murija fil-Figura 5.
It-tqabbil tal-forom tal-qalba u l-materjali tal-qalba għall-ottimizzazzjoni tal-impedenza huwa sempliċi jekk il-manifattur jipprovdi grafika ta 'permeabilità kumplessa kontra frekwenza għal materjali tal-ferrite rakkomandati għal applikazzjonijiet ta' soppressjoni. Sfortunatament, din l-informazzjoni hija rarament disponibbli. Madankollu, ħafna mill-manifatturi jipprovdu permeabilità inizjali u telf kontra frekwenza kurvi.Minn din id-data jista 'jiġi derivat paragun ta' materjali użati biex tiġi ottimizzata l-impedenza tal-qalba.
B'referenza għall-Figura 6, il-fattur tal-permeabilità inizjali u d-dissipazzjoni [4] tal-materjal Fair-Rite 73 kontra l-frekwenza, jekk wieħed jassumi li d-disinjatur irid jiggarantixxi impedenza massima bejn 100 u 900 kHz.73 materjali ġew magħżula.Għal skopijiet ta 'mudellar, id-disinjatur ukoll jeħtieġ li jifhem il-partijiet reattivi u resistivi tal-vettur ta 'impedenza f'100 kHz (105 Hz) u 900 kHz. Din l-informazzjoni tista' tiġi derivata mit-tabella li ġejja:
F'100kHz μs ' = μi = 2500 u (Tan δ / μi) = 7 x 10-6 minħabba li Tan δ = μs ”/ μs' imbagħad μs” = (Tan δ / μi) x (μi) 2 = 43.8
Għandu jiġi nnutat li, kif mistenni, il-μ” iżid ftit li xejn mal-vettur tal-permeabilità totali f'din il-frekwenza baxxa.L-impedenza tal-qalba hija l-aktar induttiva.
Id-disinjaturi jafu li l-qalba trid taċċetta wajer #22 u tidħol fi spazju ta '10 mm x 5 mm. Id-dijametru ta' ġewwa se jkun speċifikat bħala 0.8 mm. Biex issolvi għall-impedenza stmata u l-komponenti tagħha, l-ewwel agħżel xoffa b'dijametru ta 'barra ta' 10 mm u għoli ta' 5 mm:
Z= ωLo (2500.38) = (6.28 x 105) x .0461 x log10 (5/.8) x 10 x (2500.38) x 10-8= 5.76 ohms f'100 kHz
F'dan il-każ, bħal fil-biċċa l-kbira tal-każijiet, l-impedenza massima tinkiseb bl-użu ta 'OD iżgħar b'tul itwal. Jekk l-ID hija akbar, eż. 4mm, u viċi versa.
L-istess approċċ jista' jintuża jekk jiġu pprovduti plots ta' impedenza għal kull unità Lo u angolu tal-fażi kontra l-frekwenza. Il-Figuri 9, 10 u 11 jirrappreżentaw kurvi bħal dawn għall-istess tliet materjali użati hawnhekk.
Id-disinjaturi jridu jiggarantixxu impedenza massima fuq il-medda ta 'frekwenza 25 MHz sa 100 MHz. L-ispazju tal-bord disponibbli huwa għal darb'oħra 10mm x 5mm u l-qalba għandha taċċetta wajer #22 awg. B'referenza għall-Figura 7 għall-impedenza tal-unità Lo tat-tliet materjali tal-ferrite, jew Figura 8 għall-permeabilità kumplessa tal-istess tliet materjali, agħżel il-materjal 850 μi.[5]Bl-użu tal-graff fil-Figura 9, iż-Z/Lo tal-materjal tal-permeabilità medja hija 350 x 108 ohm/H f'25 MHz.Solve għall-impedenza stmata:
Id-diskussjoni preċedenti tassumi li l-qalba ta 'l-għażla hija ċilindrika.Jekk il-qlub tal-ferrite jintużaw għal kejbils ta' żigarella ċatti, kejbils magħqud, jew pjanċi mtaqqba, il-kalkolu ta 'Lo isir aktar diffiċli, u tul tal-mogħdija tal-qalba pjuttost preċiża u figuri taż-żona effettiva għandhom jinkisbu biex tikkalkula l-inductance tal-qalba tal-arja .Dan jista 'jsir billi tqatta' matematikament il-qalba u żżid it-tul tal-mogħdija kkalkulat u ż-żona manjetika għal kull porzjon. Fil-każijiet kollha, madankollu, iż-żieda jew it-tnaqqis fl-impedenza se jkunu proporzjonali għaż-żieda jew it-tnaqqis fl- l-għoli/tul tal-qalba tal-ferrite.[6]
Kif imsemmi, il-biċċa l-kbira tal-manifatturi jispeċifikaw il-qlub għall-applikazzjonijiet EMI f'termini ta 'impedenza, iżda l-utent aħħari ġeneralment jeħtieġ li jkun jaf l-attenwazzjoni. Ir-relazzjoni li teżisti bejn dawn iż-żewġ parametri hija:
Din ir-relazzjoni tiddependi fuq l-impedenza tas-sors li jiġġenera l-istorbju u l-impedenza tat-tagħbija li tirċievi l-istorbju. Dawn il-valuri huma ġeneralment numri kumplessi, li l-firxa tagħhom tista 'tkun infinita, u mhumiex faċilment disponibbli għad-disinjatur. L-għażla ta' valur ta ' 1 ohm għat-tagħbija u l-impedenza tas-sors, li jistgħu jseħħu meta s-sors ikun provvista ta 'enerġija b'mod ta' swiċċ u jgħabbi ħafna ċirkwiti ta 'impedenza baxxa, jissimplifika l-ekwazzjonijiet u jippermetti t-tqabbil tal-attenwazzjoni tal-qlub tal-ferrite.
Il-graff fil-Figura 12 hija sett ta 'kurvi li juru r-relazzjoni bejn l-impedenza taż-żibeġ tal-ilqugħ u l-attenwazzjoni għal ħafna valuri komuni tat-tagħbija flimkien mal-impedenza tal-ġeneratur.
Il-Figura 13 hija ċirkwit ekwivalenti ta 'sors ta' interferenza b'reżistenza interna ta 'Zs.Is-sinjal ta 'interferenza huwa ġġenerat mill-impedenza tas-serje Zsc tal-qalba tas-soppressor u l-impedenza tat-tagħbija ZL.
Figuri 14 u 15 huma graffs ta 'impedenza kontra temperatura għall-istess tliet materjali ferrite. L-aktar stabbli ta' dawn il-materjali huwa l-materjal 61 bi tnaqqis ta '8% fl-impedenza f'100º C u 100 MHz. B'kuntrast, il-materjal 43 wera 25 % tnaqqis fl-impedenza fl-istess frekwenza u temperatura. Dawn il-kurvi, meta pprovduti, jistgħu jintużaw biex jaġġustaw l-impedenza tat-temperatura tal-kamra speċifikata jekk tkun meħtieġa attenwazzjoni f'temperaturi elevati.
Bħal fil-każ tat-temperatura, kurrenti ta 'provvista DC u 50 jew 60 Hz jaffettwaw ukoll l-istess proprjetajiet inerenti tal-ferrite, li mbagħad jirriżultaw f'impedenza tal-qalba aktar baxxa. Il-Figuri 16, 17 u 18 huma kurvi tipiċi li juru l-effett tal-preġudizzju fuq l-impedenza ta' materjal tal-ferrite .Din il-kurva tiddeskrivi d-degradazzjoni tal-impedenza bħala funzjoni tal-qawwa tal-kamp għal materjal partikolari bħala funzjoni tal-frekwenza. Għandu jiġi nnutat li l-effett tal-preġudizzju jonqos hekk kif tiżdied il-frekwenza.
Peress li din id-dejta ġiet ikkumpilata, Fair-Rite Products introduċiet żewġ materjali ġodda. L-44 tagħna huwa materjal ta 'permeabilità medja tan-nikil-żingu u 31 tagħna huwa materjal ta' permeabilità għolja ta 'manganiż-żingu.
Figura 19 hija plott ta 'impedenza kontra frekwenza għal żibeġ ta' l-istess daqs f'31, 73, 44 u 43 materjali. Il-materjal 44 huwa materjal 43 imtejjeb b'reżistività DC ogħla, 109 ohm ċm, proprjetajiet aħjar ta 'xokk termali, stabbiltà tat-temperatura u temperatura ogħla ta 'Curie (Tc).Il-materjal 44 għandu impedenza kemmxejn ogħla kontra l-karatteristiċi tal-frekwenza meta mqabbel mal-materjal 43 tagħna. Il-materjal stazzjonarju 31 juri impedenza ogħla minn jew 43 jew 44 fuq il-medda kollha tal-frekwenza tal-kejl. Il-31 hija mfassla biex ittaffi l- problema ta 'reżonanza dimensjonali li taffettwa l-prestazzjoni ta' soppressjoni ta 'frekwenza baxxa ta' qlub akbar tal-manganiż-żingu u ġiet applikata b'suċċess għal qlub ta 'soppressjoni ta' konnettur tal-kejbil u qlub torojdali kbar.Figura 20 hija plott ta 'impedenza kontra frekwenza għal 43, 31, u 73 materjali għal Ġust -Rit cores b'0.562″ OD, 0.250 ID, u 1.125 HT.Meta tqabbel il-Figura 19 u l-Figura 20, għandu jiġi nnutat li għal Għal qlub iżgħar, għal frekwenzi sa 25 MHz, 73 materjal huwa l-aħjar materjal li jrażżan.Madankollu, hekk kif tiżdied is-sezzjoni trasversali tal-qalba, il-frekwenza massima tonqos.Kif muri fid-dejta fil-Figura 20, 73 huwa l-aħjar L-ogħla frekwenza hija 8 MHz.Ta 'min jinnota wkoll li l-materjal 31 jaħdem tajjeb fil-medda ta' frekwenza minn 8 MHz sa 300 MHz.Madankollu, bħala ferrite taż-żingu tal-manganiż, il-materjal 31 għandu reżistenza tal-volum ħafna aktar baxxa ta '102 ohms -cm, u aktar bidliet fl-impedenza b'bidliet estremi fit-temperatura.
Glossarju Air Core Inductance – Lo (H) L-inductance li titkejjel jekk il-qalba jkollha permeabilità uniformi u d-distribuzzjoni tal-fluss baqgħet kostanti.Formula ġenerali Lo= 4π N2 10-9 (H) C1 Ring Lo = .0461 N2 log10 (OD /ID) Ht 10-8 (H) Id-dimensjonijiet huma f'mm
Attenwazzjoni - A (dB) It-tnaqqis fl-amplitudni tas-sinjal fit-trażmissjoni minn punt għal ieħor. Huwa proporzjon skalari tal-amplitudni tad-dħul għall-amplitudni tal-ħruġ, f'decibels.
Kostanti tal-qalba - C1 (cm-1) Is-somma tat-tulijiet tal-mogħdija manjetika ta 'kull sezzjoni taċ-ċirkwit manjetiku diviż bir-reġjun manjetiku korrispondenti tal-istess sezzjoni.
Kostanti tal-qalba - C2 (cm-3) Is-somma tat-tulijiet taċ-ċirkwit manjetiku ta 'kull sezzjoni taċ-ċirkwit manjetiku diviż bil-kwadru tad-dominju manjetiku korrispondenti tal-istess sezzjoni.
Id-dimensjonijiet effettivi taż-żona tal-mogħdija manjetika Ae (cm2), it-tul tal-mogħdija le (cm) u l-volum Ve (cm3) Għal ġeometrija tal-qalba partikolari, huwa preżunt li t-tul tal-mogħdija manjetika, l-erja tas-sezzjoni trasversali, u l-volum ta ' il-qalba torojdali għandha l-istess proprjetajiet materjali bħal Il-materjal għandu jkollu proprjetajiet manjetiċi ekwivalenti għall-qalba mogħtija.
Qawwa tal-Qasam – H (Oersted) Parametru li jikkaratterizza l-kobor tal-qawwa tal-kamp.H = .4 π NI/le (Oersted)
Densità tal-Fluss - B (Gauss) Il-parametru korrispondenti tal-kamp manjetiku indott fir-reġjun normali għall-mogħdija tal-fluss.
Impedenza – Z (ohm) L-impedenza ta’ ferrite tista’ tiġi espressa f’termini tal-permeabilità kumplessa tagħha.Z = jωLs + Rs = jωLo(μs'- jμs”) (ohm)
Tanġent tat-telf - tan δ It-tanġent tat-telf ta 'ferrite huwa ugwali għar-reċiproku taċ-ċirkwit Q.
Fattur tat-telf – tan δ/μi Tneħħija tal-fażi bejn il-komponenti fundamentali tad-densità tal-fluss manjetiku u s-saħħa tal-kamp b'permeabilità inizjali.
Permeabilità Manjetika - μ Il-permeabilità manjetika derivata mill-proporzjon tad-densità tal-fluss manjetiku u s-saħħa tal-kamp alternanti applikata hija...
Permeabilità tal-amplitudni, μa – meta l-valur speċifikat tad-densità tal-fluss ikun akbar mill-valur użat għall-permeabilità inizjali.
Permeabilità Effettiva, μe - Meta r-rotta manjetika hija mibnija b'vojt ta' l-arja wieħed jew aktar, il-permeabilità hija l-permeabilità ta 'materjal omoġenju ipotetiku li jipprovdi l-istess riluttanza.
In Compliance hija s-sors ewlieni ta 'aħbarijiet, informazzjoni, edukazzjoni u ispirazzjoni għall-professjonisti tal-inġinerija elettrika u elettronika.
Aerospazjali Komunikazzjonijiet tal-Karozzi Elettronika tal-Konsumatur Edukazzjoni Enerġija u Enerġija Industrija Teknoloġija tal-Informazzjoni Mediċi Militari u Difiża