Ứng dụng hạt từ trong thiết kế nguồn điện chuyển mạch EMC
1 phần tử triệt tiêu EMI Ferrite
Ferrite là một vật liệu từ tính màu có cấu trúc mạng tinh thể. Quy trình sản xuất và tính chất cơ học của nó tương tự như gốm sứ, có màu xám đen. Bộ lọc EMI thường được sử dụng trong lớp lõi từ là vật liệu ferit, nhiều nhà sản xuất cung cấp vật liệu ferit đặc biệt để triệt tiêu EMI. Vật liệu này được đặc trưng bởi sự mất mát tần số cao rất lớn. Đối với ferrite để triệt tiêu EMI, các thông số hiệu suất quan trọng nhất là độ thấm μ và mật độ từ thông bão hòa Bs. Độ thấm μ có thể được biểu thị dưới dạng số phức, với phần thực là độ tự cảm và phần ảo biểu thị tổn hao, tăng theo tần số. Do đó, mạch tương đương của nó là mạch nối tiếp gồm một cuộn cảm L và một điện trở R. Cả L và R đều là hàm của tần số. Khi một sợi dây đi qua lõi ferit này, trở kháng cảm ứng thu được sẽ tăng lên theo tần số.
Trở kháng cảm ứng chính thức tăng lên khi tần số tăng dần, nhưng cơ chế khá khác nhau ở các tần số khác nhau.
Ở dải tần số thấp, trở kháng bởi độ tự cảm của cuộn cảm, tần số thấp R rất nhỏ, độ thấm từ của lõi cao nên độ tự cảm lớn, L đóng vai trò chính trong hiện tượng nhiễu điện từ được phản xạ và bị đàn áp; và lần này, tổn hao lõi nhỏ, toàn bộ thiết bị có đặc tính tổn thất thấp, Q cao của điện cảm, dễ bị cộng hưởng nên ở dải tần số thấp, có thể đôi khi sử dụng của hạt ferit sau khi tăng cường hiện tượng giao thoa.
Ở dải tần cao, trở kháng gồm có các thành phần điện trở, khi tần số tăng thì độ thấm từ của lõi giảm dẫn đến độ tự cảm của cuộn cảm giảm, thành phần cảm ứng giảm. của lõi tăng thì thành phần điện trở tăng, dẫn đến tổng trở kháng tăng khi tín hiệu tần số cao qua ferit, nhiễu điện từ bị hấp thụ và chuyển thành dạng tiêu tán năng lượng nhiệt.
Các thành phần triệt tiêu Ferrite được sử dụng rộng rãi trong các bảng mạch in, đường dây điện và đường dữ liệu. Nếu một phần tử triệt tiêu ferit được thêm vào đầu vào của đường dây điện của bảng mạch in, nhiễu tần số cao có thể được lọc ra. Vòng hoặc hạt từ tính Ferrite chuyên dùng để ức chế các đường tín hiệu, đường dây điện trên các nhiễu tần số cao và nhiễu tăng đột biến, nó còn có khả năng hấp thụ nhiễu xung phóng tĩnh điện.
2 Nguyên lý và đặc điểm của hạt từ khi có dòng điện chạy qua lỗ tâm của nó trong dây dẫn sẽ là dòng tuần hoàn bên trong của hạt từ của kênh từ. Khi ferrite được chế tạo để kiểm soát EMI, nó có thể tiêu tán phần lớn từ thông dưới dạng nhiệt trong vật liệu. Hiện tượng này có thể được mô hình hóa bằng sự kết hợp nối tiếp giữa một cuộn cảm và một điện trở. Như thể hiện trong hình 2
Độ lớn bằng số của hai thành phần tỷ lệ thuận với chiều dài của hạt và chiều dài của hạt có ảnh hưởng đáng kể đến việc triệt tiêu, với chiều dài hạt dài hơn sẽ mang lại khả năng triệt tiêu tốt hơn. Khi năng lượng tín hiệu được ghép từ tính với các hạt, điện trở và điện trở của cuộn cảm tăng theo tần số. Hiệu quả của việc ghép từ phụ thuộc vào độ thấm từ của vật liệu hạt so với không khí. Sự mất mát của vật liệu ferrite thường tạo nên hạt có thể được biểu thị bằng một đại lượng phức tạp bởi tính thấm của nó đối với không khí.
Vật liệu từ tính thường được đặc trưng bởi tỷ lệ này với góc tổn thất. Cần có góc suy hao lớn đối với các thành phần triệt tiêu EMI, điều đó có nghĩa là hầu hết nhiễu sẽ bị tiêu tan.
Điều này có nghĩa là phần lớn nhiễu sẽ bị tiêu tan và không bị phản xạ. Sự đa dạng của vật liệu ferit hiện có mang lại cho nhà thiết kế nhiều lựa chọn về hạt để sử dụng trong các ứng dụng khác nhau.
