. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Využití feritů v EMI V - Filtrace napájení
10. února 2011 - 8:33 | Pandatron | Využití feritů v EMI V - Filtrace napájení | Komentářů: 0  

Využití feritů v EMI V - Filtrace napájení

V dalším díle seriálu o využití feritů a feritových materiálů v technice omezení EMI navážeme na předchozí téma a zaměříme se na odrušení napájecích pinů.

V předchozích dílech seriálu o Využití feritových materiálů v technice EMI jsme si popsali základní vlastnosti feritového materiálu a jeho výhodné vlastnosti pro potlačení nežádoucího elektromagnetického vyzařování. Rovněž jsme si objasnili problematiku kolem stejnosměrného proudu a jeho vlivu na feromagnetické materiály, stejně jako vznik a techniky potlačení EMI na deskách s plošnými spoji. Dnes na předchozí téma úzce navážeme a zaměříme se na odrušení napájecích pinů a modulárních systémů.

Filtrace napájecích vstupů
Jak jsme si řekli minule, nežádoucí rezonanční chování blokovacích kondenzátorů vede k výraznému omezení jejich účinnosti na vyšších frekvencích. U feritových perel je tomu však přesně naopak. Jejich filtrační výkon se s rostoucí frekvencí zvyšuje. Avšak vzhledem k tomu, že odrušovací EMI feritové perly mají při vysokých frekvencích především odporovou (ztrátovou) impedanci, nejsou schopné samy o sobě zajistit omezení přenosu rušivých signálů.

Situace se však mění ve chvíli, kdy se feritová perla spojí s blokovacím kondenzátorem. V tu chvíli jsou oba vzájemnou činností schopné zajistit účinné potlačení a zároveň pohlcení nežádoucí vysokofrekvenční energie, přenášené například po vodičích datové sběrnice. Všimněte si, že blokovací kondenzátor musí být umístěn zároveň i na vstupu filtračního obvodu, tedy na výstupu aktivního prvku. To je z toho důvodu, že feritová perla svou funkcí blokuje i vysoké spínací frekvence, které však zařízení potřebuje ke svému provozu.

Na obr. 1 je uveden příklad jednoduchého filtru s feritovým korálkem a dvěma kondenzátory, který je často používán v obvodech distribuce hodinového signálu na základních deskách počítačových zařízení.


Obr. 1: Feritová perla a blokovací kondenzátory pro zamezení přenosu vysokofrekvenčních signálů

Na obvodu si všimněte, že uvedený filtr propouští stejnosměrný proud. Jak jsme si již uvedli v minulých dílech, impedance a tím i výsledná úroveň filtrace feritového materiálu s rostoucím stejnosměrným a nízkofrekvenčním střídavým klidovým proudem klesá. Proto bude celková účinnost filtru záviset na aktivním proudu, tekoucím ze zdroje signálu a impedanci obvodu, versus charakteristický průběh stejnosměrného proudu feritem. Bližší informace o impedanci a stejnosměrné charakteristice je vždy dostupná v technické dokumentaci výrobce konkrétní feritové perly. Podle těchto informací se pak rozhodneme, zda je daný feritový materiál vhodný právě pro naši aplikaci či nikoliv.

Individuální filtrace stejnosměrného proudu na deskách s plošnými spoji
Tržní tlak, který se podepisuje na stále kratší době uvedení nového produktu na trh, inspiroval ve využití nové generace modulárních elektronických produktů. Jejich výhodou je snadná, rychlá a především cenově výhodný funkce upgradu, pouhou jednoduchou výměnou zvolené desky.

Pro úspěšné omezení produkce EMI v takto modulárních systémech mají však vývojáři práci ztíženou tím, že musí zajistit tzv. "konfigurační nezávislost". Tedy takový stav, který udrží požadované kritické vlastnosti v únosných mezích ve všech možných produktových kombinacích. Cílem je samozřejmě v první řadě splnění všech nutných mezinárodních požadavků na EMI. Vzhledem k tomu, že se vysokofrekvenční rušení produkuje a vyzařuje nejčastěji na datových sběrnicích, je potřeba zajistit filtraci napájecího napětí na všech modulárních deskách. Příklad takového řešení je uveden na obr. 2.


Obr. 2: Použití EMI filtrů v modulární koncepci elektronického zařízení

Tímto uspořádáním je možné zároveň snížit i harmonické frekvence a především jejich vzájemné interference. To je vážný problém, neboť pokud vzniká velice podobné rušení na více deskách se shodnou pracovní frekvencí, dochází zde k jejich vzájemné kombinací a do okolního prostředí se vyzařuje mnohem větší množství energie.

Dobré příklady filtrace stejnosměrného napájecího napětí je možné nalézt například v noteboocích, kde se tak ošetřují externí baterie a napájecí adaptéry. Dalšími příklady mohou být značkové routery, faxy, tiskárny a mnoho dalších zařízení, kde se pracuje s rychlými signály a zároveň se musí zajistit připojení k externím modulům. Pak samozřejmě existuje ještě druhý typ případů, kdy se využívá stínění celého zařízení. V tom případě jde o levnější alternativu odrušení EMI, využívanou především u počítačového hardwaru. Zde je spojeno větší množství různých desek do jediného systému a až ten je od okolního prostředí odstíněn.

Vzhledem k tomu, že se vlivem protékajícího proudu mění vlastnosti feritového materiálu, dochází zároveň i ke zkreslení stejnosměrného proudu. Maximální dosažitelná, vložená impedance (a tím i maximální činitel filtrace) bude nižší, než v případě nulového ovlivnění protékajícím proudem. Pro použití na napájecích pinech je tak mnohem lepší zvolit speciální, k tomu určené feritové odrušovací prvky. Obvykle se používají větší feritové prvky s více otvory anebo jejich sériové řazení.

Obecně se tedy dá říct, že v aplikacích, kde teče stejnosměrný proud vyšší než 300 mA, je z důvodu možného omezení účinnosti filtru vhodnější použití speciálních feritů. Malé radiální perličky a součástky pro povrchovou montáž zde nejsou vhodné. Jako příklad je možné vybrat například typ CM4545Z131R-00, který zajistí výkon vyšší než 96 % v rozsahu stejnosměrného proudu od 0 do 10 A.


Obr. 3: Příklad odrušovacího prvku pro napájecí piny

V příštím díle seriálu o Využití feritů v EMI na toto téma ještě navážeme a podíváme se na omezení rušení na digitálních pinech.

Zdroj: Laird Technologies







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře:
Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
GPS-330R
Kompletní GPS přijímač se ziskovou anténou a komunikačním rozhraním USB.
od 1290 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007