. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Využití feritů v EMI VII – Výběr materiálu
3. března 2011 - 8:55 | Pandatron | Využití feritů v EMI VII – Výběr materiálu | Komentářů: 2  

Využití feritů v EMI VII – Výběr materiálu

V posledním díle seriálu o využití feritů a feritových materiálů v technice omezení EMI shrneme dříve uvedené informace a podíváme se na výběr konkrétního feritového materiálu.

Volba feritů pro optimální výkon
Přesné elektronické součástky, jako bezesporu feritové odrušovací prvky pro potlačení EMI jsou, musí být voleny s ohledem na předpokládanou oblast jejich využití. V případě feritových perel na vodiče a kabelové svazky je základním pravidlem použití takových typů, které jsou na předpokládaném frekvenčním pásmu schopné zajistit nejvyšší sériovou impedanci. Například feritové materiály značky Steward s typovým označením 25, 28 a 29 garantují, že nejvyšší impedance bude vždy odpovídat maximálnímu vloženému útlumu, čímž se v obvodu zajistí nejvyšší úroveň potlačení EMI.

Velikosti a objem jádra
Jakmile máme pro danou aplikaci vybraný vhodný feritový materiál a přibližně určené jeho rozměry, můžeme dosažitelnou impedanci a celkové potlačení šumu optimalizovat podle tří základních pravidel:

  1. Prodloužení délky vodiče, který je obklopen feritovým kroužkem
  2. Zvýšení průřezu feritového kroužku (což je vhodné především při vyšších proudech)
  3. Nejlepší účinnost filtrace se dosáhne výběrem feritového kroužku s takovým vnitřním průměrem, který je co nejblíže vnějšímu průměru daného vodiče nebo svazku, který má být filtrován

Obecně tedy platí, že nejlepší účinnost filtrace dosáhneme použitím nejdelšího a nejmasivnějšího feritového bloku, který nám aplikace dovolí použit. Samozřejmě při současném splnění podmínky, že vnitřní otvor feritového kroužku musí kopírovat vnější rozměry kabelu (kabelového svazku), který má být ošetřen.

Nesmíme však zapomínat, že při montáži na ohebný kabelový svazek musíme vždy zajistit dostatečně bezpečné uchycení. V případě feritových jader značné hmotnosti je nejlepší použít smršťovací bužírku a stahovací pásky, které nám zajistí stálou polohu feritu.

Počet závitů
Sériovou impedanci feritového filtračního členu můžeme uměle zvýšit použitím dvou nebo více závitů vodiče, provlečeného feritovým kroužkem. Jednoduchým teoretickým rozborem si ověříme, že dosažitelná impedance roste s druhou mocninou počtu závitů. Nicméně v praxi se ukazuje, že výsledná impedance je o něco nižší, než ta teoreticky získaná. Hlavním podílem se na tom podepisuje ztrátová a nelineární povaha účinku feritového materiálu na EMI. Ve výsledku to pak znamená, že při dvou závitech nezískáme čistý čtyřnásobek základní impedance, ale hodnotu vždy o něco menší. Vzhledem k tomu, že se s každým závitem zvyšuje zároveň i mezizávitová kapacita a mohlo by dojít k rezonanci, doporučuje se použitím vždy maximálně dvou závitů v každém jednom otvoru feritového jádra. Vyšší počet závitů má tendenci omezovat filtrační výkon na vyšších frekvencích a nepříznivě se zde pak může projevovat kapacitní složka obvodu.

Správné umístění EMI filtru
Jak jsme si již prokázali v předchozích dílech seriálu, pokud je to v aplikaci možné, musí se EMI filtr nacházet co nejblíže ke zdroji signálu. Jedině tak je možné zabránit přenosu rušení z vodiče mezi zdrojem a filtrem do okolních obvodů, kde pak může být dodatečná filtrace méně účinná, nebo dokonce i obtížně proveditelné. Tento stav platí především pro digitální signálové vodiče a I/O obvody, kde mohou být na vstupech a výstupech s výhodou použity stíněné filtrační prvky, kdy vzhledem k jejich malým rozměrům je možné je umístit i velice blízko ke zdroji signálu. Pouze tak dosáhneme eliminace přenosu rušivých signálů z vodičů „za“ filtrem do okolního prostoru.

Na obr. 1 je uvedená situace znázorněna graficky.


Obr. 1: Umístění obvodu EMI filtru musí být co nejblíže zdroji signálu a I/O rozhraní

Volba materiálu
Pro aplikace potlačení EMI existuje na trhu celá řada unikátních feritových materiálů, které se dají rozlišit podle tří hlavních kritérií:

  • Provozní frekvence pro dosažení sériové maximální impedance
  • Frekvenční selektivita, tedy frekvenční rozpětí při maximální impedanci
  • Hodnota stejnosměrného odporu materiálu

Málo která aplikace, ve kterých je potřeba zajistit filtraci EMI, je čistě úzkopásmová. Obvykle musíme zajistit omezení poměrně velkého frekvenčního pásma a velké impedanční ztráty požadujeme v širokém frekvenčním rozsahu. Pokud bychom měli být konkrétní, tak například materiál typu 28 značky Steward nabízí obecně nejlepší volbu pro filtraci kabelů nebo samostatného vodiče v širokopásmové oblasti EMI nad 30 MHz.

V aplikacích, kde se maximální požadovaný útlum a sériová impedance nachází nad frekvencí 200 MHz, je vhodné volit materiál typu 25. Jde o aplikace, kde je nutné nižší frekvence zachovat, jako je například Ethernet - 100 Base-T, apod.

A konečně materiál typu 29 je speciálně vyvinut pro „vícekanálové“ aplikace, kde je nutné použít vysoký stejnosměrný odpor materiálu. Tedy odpor v hodnotě 108 ohmů a více. Materiál 29 je tedy vhodný pro použití v obvodech s neizolovanými vodiči a všude tam, kde jsou kladeny vysoké požadavky na ztrátový proud a/nebo průrazné napětí.


Obr. 2: Závislost impedance různých feritových materiálů na frekvenci

Ochrana proti otřesům a vibracím
Bohužel ferity je možné řadit do skupiny keramických materiálů a z toho vyplývá i jejich vysoká křehkost a malá odolnost vůči nárazům. Přesto je jejich použití pro potlačení EMI nutné i v zařízeních, které jsou vystaveny otřesů a vibracím, plynoucích například z dopravy, manipulace nebo i samotného procesu instalace. Jak jsme si již uvedli, při montáži na pružný kabelový svazek je bezpodmínečně nutné zajistit pevnou fixaci feritového prvku například jeho zatavením do smršťovací bužírky nebo jiným způsobem. Jedinou výhodou je, že malé škrábance a úlomky feritového materiálu nemají žádný vliv na účinnost jeho filtrace.

Závěr:
Tím bych náš seriál o využití feritů v technice EMI, který vycházel z materiálů poskytnutých společností Laird Technologies, rád uzavřel. Doufám, že byl pro vás přínosem a již nyní tak pracuji na volně navazujícím seriálu o splnění elektromagnetické kompatibility.

Zdroj: Laird Technologies







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

Komentáře (2):

Zobrazit starší 30 dnů (2)...



Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PXC72 - Vývojový modul pro XC9572XL
Malý vývojový modul pro CPLD XC9572XL společnosti Xilinx. Na modulu je umístěn i regulátor, generátor hodin, tlačítko a čtyři LED.
Skladem od 398 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