Էլեկտրամագնիսական համատեղելիության երեք զենքերի մանրամասն վերացում՝ կոնդենսատորներ/ինդուկտորներ/մագնիսական գնդիկներ

Ֆիլտրի կոնդենսատորները, ընդհանուր ռեժիմի ինդուկտորները և մագնիսական գնդիկները էլեկտրամագնիսական համատեղելիության նախագծման սխեմաների տարածված տարրեր են և նաև էլեկտրամագնիսական խանգարումները վերացնելու երեք հզոր գործիքներ են։

Այս երեքի դերի համար սխեմայում, կարծում եմ, շատ ինժեներներ չեն հասկանում, հոդվածը նախագծումից՝ երեք ամենասուր EMC-ները վերացնելու սկզբունքի մանրամասն վերլուծության հիման վրա։

1. Ֆիլտրի կոնդենսատոր

Չնայած կոնդենսատորի ռեզոնանսը անցանկալի է բարձր հաճախականության աղմուկը զտելու տեսանկյունից, կոնդենսատորի ռեզոնանսը միշտ չէ, որ վնասակար է։

Երբ որոշվում է ֆիլտրվող աղմուկի հաճախականությունը, կոնդենսատորի տարողությունը կարող է կարգավորվել այնպես, որ ռեզոնանսային կետը համընկնի խանգարման հաճախականության հետ։

Գործնական ճարտարագիտության մեջ ֆիլտրվող էլեկտրամագնիսական աղմուկի հաճախականությունը հաճախ հասնում է հարյուրավոր ՄՀց-ի կամ նույնիսկ ավելի քան 1 ԳՀց-ի: Նման բարձր հաճախականության էլեկտրամագնիսական աղմուկի դեպքում անհրաժեշտ է օգտագործել միջուկով անցնող կոնդենսատոր՝ այն արդյունավետորեն ֆիլտրելու համար:

Սովորական կոնդենսատորները չեն կարող արդյունավետորեն զտել բարձր հաճախականության աղմուկը երկու պատճառով.

(1) Պատճառներից մեկն այն է, որ կոնդենսատորի լարի ինդուկտիվությունը առաջացնում է կոնդենսատորի ռեզոնանս, որը բարձր հաճախականության ազդանշանին մեծ իմպեդանս է ներկայացնում և թուլացնում է բարձր հաճախականության ազդանշանի շրջանցման էֆեկտը։

(2) Մեկ այլ պատճառ է բարձր հաճախականության ազդանշանը միացնող լարերի միջև առկա պարազիտային տարողունակությունը, որը նվազեցնում է ֆիլտրման ազդեցությունը։

Միջուկով կոնդենսատորի արդյունավետ զտման պատճառն այն է, որ միջուկով կոնդենսատորը ոչ միայն չունի այն խնդիրը, որ կապարի ինդուկտիվությունը հանգեցնում է կոնդենսատորի ռեզոնանսային հաճախականության չափազանց ցածր լինելուն։

Եվ միջուկով կոնդենսատորը կարող է անմիջապես տեղադրվել մետաղական վահանակի վրա՝ օգտագործելով մետաղական վահանակը բարձր հաճախականության մեկուսացման դեր կատարելու համար: Այնուամենայնիվ, միջուկով կոնդենսատոր օգտագործելիս ուշադրություն դարձնելու խնդիրը տեղադրման խնդիրն է:

Միջուկային կոնդենսատորի ամենամեծ թուլությունը բարձր ջերմաստիճանի և ջերմաստիճանային ազդեցությունից վախն է, ինչը մեծ դժվարություններ է առաջացնում միջուկային կոնդենսատորը մետաղական վահանակին եռակցելիս։

Շատ կոնդենսատորներ վնասվում են եռակցման ժամանակ։ Հատկապես, երբ վահանակի վրա անհրաժեշտ է տեղադրել մեծ թվով միջուկային կոնդենսատորներ, քանի դեռ կա վնաս, այն դժվար է վերանորոգել, քանի որ երբ վնասված կոնդենսատորը հանվում է, այն կվնասի մոտակա այլ կոնդենսատորներին։

2. Ընդհանուր ռեժիմի ինդուկտիվություն

Քանի որ էլեկտրամագնիսական համատեղելիության (ԷՄՀ) առջև ծառացած խնդիրները հիմնականում ընդհանուր ռեժիմի խանգարման հետ են կապված, ընդհանուր ռեժիմի ինդուկտորները նույնպես մեր լայնորեն օգտագործվող հզոր բաղադրիչներից են։

Ընդհանուր ռեժիմի ինդուկտորը ընդհանուր ռեժիմի ինտերֆերենցիայի ճնշման սարք է՝ ֆերիտային միջուկով, որը բաղկացած է նույն չափի և նույն քանակությամբ պտույտների երկու կծիկներից, որոնք սիմետրիկորեն փաթաթված են նույն ֆերիտային օղակաձև մագնիսական միջուկի վրա՝ կազմելով չորս ծայրային սարք, որն ունի մեծ ինդուկտիվության ճնշման ազդեցություն ընդհանուր ռեժիմի ազդանշանի համար և փոքր արտահոսքի ինդուկտիվություն դիֆերենցիալ ռեժիմի ազդանշանի համար։

Սկզբունքն այն է, որ երբ հոսում է ընդհանուր ռեժիմի հոսանք, մագնիսական օղակի մագնիսական հոսքը միմյանց վրա է դրվում, այդպիսով ունենալով զգալի ինդուկտիվություն, որը զսպում է ընդհանուր ռեժիմի հոսանքը, իսկ երբ երկու կծիկները հոսում են դիֆերենցիալ ռեժիմի հոսանքով, մագնիսական օղակի մագնիսական հոսքը չեզոքացնում է միմյանց, և ինդուկտիվություն գրեթե չկա, ուստի դիֆերենցիալ ռեժիմի հոսանքը կարող է անցնել առանց թուլացման։

Հետևաբար, ընդհանուր ռեժիմի ինդուկտորը կարող է արդյունավետորեն ճնշել ընդհանուր ռեժիմի միջամտության ազդանշանը հավասարակշռված գծում, բայց ազդեցություն չունի դիֆերենցիալ ռեժիմի ազդանշանի նորմալ փոխանցման վրա։

Ընդհանուր ռեժիմի ինդուկտորները արտադրության ժամանակ պետք է համապատասխանեն հետևյալ պահանջներին՝

(1) Կծիկի միջուկի վրա փաթաթված լարերը պետք է մեկուսացված լինեն՝ ապահովելու համար, որ ակնթարթային գերլարման ազդեցության տակ կծիկի պտույտների միջև կարճ միացում չառաջանա։

(2) Երբ կծիկը հոսում է ակնթարթային մեծ հոսանքի միջով, մագնիսական միջուկը չպետք է հագեցած լինի։

(3) Կծիկի մագնիսական միջուկը պետք է մեկուսացված լինի կծիկից՝ ակնթարթային գերլարման ազդեցության տակ երկուսի միջև խզումը կանխելու համար։

(4) Կծիկը պետք է փաթաթվի որքան հնարավոր է մեկ շերտով, որպեսզի նվազեցվի կծիկի պարազիտային տարողունակությունը և բարելավվի կծիկի անցողիկ գերլարումը փոխանցելու ունակությունը։

Նորմալ պայմաններում, ֆիլտրի համար անհրաժեշտ հաճախականության գոտու ընտրությանը ուշադրություն դարձնելով, որքան մեծ է ընդհանուր ռեժիմի իմպեդանսը, այնքան լավ, ուստի ընդհանուր ռեժիմի ինդուկտոր ընտրելիս պետք է դիտարկել սարքի տվյալները՝ հիմնականում իմպեդանսի հաճախականության կորի համաձայն։

Բացի այդ, ընտրելիս ուշադրություն դարձրեք դիֆերենցիալ ռեժիմի դիմադրության ազդեցությանը ազդանշանի վրա, հիմնականում կենտրոնանալով դիֆերենցիալ ռեժիմի դիմադրության վրա, հատկապես ուշադրություն դարձնելով բարձր արագության միացքներին։

3. Մագնիսական գնդիկ

Արտադրանքի թվային սխեմաների էլեկտրամագնիսական համատեղելիության նախագծման գործընթացում մենք հաճախ օգտագործում ենք մագնիսական գնդիկներ, ֆերիտային նյութը երկաթ-մագնեզիումի կամ երկաթ-նիկելի համաձուլվածք է։ Այս նյութն ունի բարձր մագնիսական թափանցելիություն, և բարձր հաճախականության և բարձր դիմադրության դեպքում այն ​​կարող է լինել կծիկի փաթույթների միջև ինդուկտոր՝ առաջացնելով նվազագույն տարողունակություն։

Ֆերիտային նյութերը սովորաբար օգտագործվում են բարձր հաճախականություններում, քանի որ ցածր հաճախականություններում դրանց հիմնական ինդուկտիվության բնութագրերը գծում կորուստը շատ փոքր են դարձնում: Բարձր հաճախականություններում դրանք հիմնականում ռեակտիվության բնութագրերի հարաբերակցություններ են և փոխվում են հաճախականության հետ: Գործնական կիրառություններում ֆերիտային նյութերը օգտագործվում են որպես բարձր հաճախականության մարողներ ռադիոհաճախականության սխեմաների համար:

Փաստորեն, ֆերիտը ավելի լավ է համարժեք դիմադրության և ինդուկտիվության զուգահեռականին, դիմադրությունը կարճ միացվում է ինդուկտորի կողմից ցածր հաճախականության դեպքում, և ինդուկտորի իմպեդանսը բավականին բարձր է դառնում բարձր հաճախականության դեպքում, այնպես որ հոսանքն ամբողջությամբ անցնում է դիմադրության միջով։

Ֆերիտը սպառող սարք է, որի վրա բարձր հաճախականության էներգիան վերածվում է ջերմային էներգիայի, որը որոշվում է դրա էլեկտրական դիմադրության բնութագրերով: Ֆերիտային մագնիսական գնդիկները ունեն ավելի լավ բարձր հաճախականության ֆիլտրման բնութագրեր, քան սովորական ինդուկտորները:

Ֆերիտը բարձր հաճախականություններում դիմադրողական է, ինչը համարժեք է շատ ցածր որակի գործակից ունեցող ինդուկտորի, ուստի այն կարող է պահպանել բարձր իմպեդանս լայն հաճախականության տիրույթում, այդպիսով բարելավելով բարձր հաճախականության ֆիլտրման արդյունավետությունը։

Ցածր հաճախականության տիրույթում իմպեդանսը կազմված է ինդուկտիվությունից։ Ցածր հաճախականության դեպքում R-ը շատ փոքր է, իսկ միջուկի մագնիսական թափանցելիությունը բարձր է, ուստի ինդուկտիվությունը մեծ է։ L-ը մեծ դեր է խաղում, և էլեկտրամագնիսական միջամտությունը ճնշվում է անդրադարձմամբ։ Եվ այս դեպքում մագնիսական միջուկի կորուստը փոքր է, ամբողջ սարքը ցածր կորուստներ ունի, ինդուկտորի բարձր Q բնութագրերը, այս ինդուկտիվը հեշտությամբ կարող է ռեզոնանս առաջացնել, ուստի ցածր հաճախականության տիրույթում երբեմն ֆերիտային մագնիսական գնդիկների օգտագործումից հետո կարող է ուժեղացված միջամտություն լինել։

Բարձր հաճախականության տիրույթում իմպեդանսը կազմված է դիմադրության բաղադրիչներից։ Հաճախականության մեծացմանը զուգընթաց մագնիսական միջուկի թափանցելիությունը նվազում է, ինչի արդյունքում նվազում է ինդուկտորի ինդուկտիվությունը և նվազում է ինդուկտիվ ռեակտիվության բաղադրիչը։

Սակայն այս պահին մագնիսական միջուկի կորուստը մեծանում է, դիմադրության բաղադրիչը մեծանում է, ինչի արդյունքում մեծանում է ընդհանուր իմպեդանսը, և երբ բարձր հաճախականության ազդանշանը անցնում է ֆերիտի միջով, էլեկտրամագնիսական միջամտությունը կլանվում է և վերածվում ջերմության ցրման ձևի։

Ֆերիտային ճնշման բաղադրիչները լայնորեն կիրառվում են տպագիր միկրոսխեմաների, էլեկտրահաղորդման գծերի և տվյալների փոխանցման գծերի մեջ: Օրինակ, տպագիր միկրոսխեմայի սնուցման լարի մուտքի ծայրին ավելացվում է ֆերիտային ճնշման տարր՝ բարձր հաճախականության խանգարումները զտելու համար:

Ֆերիտային մագնիսական օղակը կամ մագնիսական գնդիկը հատուկ օգտագործվում է ազդանշանային գծերի և էլեկտրահաղորդման գծերի վրա բարձր հաճախականության և գագաթնակետային խանգարումները ճնշելու համար, և այն նաև ունի էլեկտրաստատիկ լիցքաթափման իմպուլսային խանգարումները կլանելու ունակություն: Չիպային մագնիսական գնդիկների կամ չիպային ինդուկտորների օգտագործումը հիմնականում կախված է գործնական կիրառությունից:

Չիպային ինդուկտորները օգտագործվում են ռեզոնանսային սխեմաներում: Երբ անհրաժեշտ է վերացնել էլեկտրամագնիսական ալիքների ավելորդ աղմուկը, չիպային մագնիսական գնդիկների օգտագործումը լավագույն ընտրությունն է:

Չիպային մագնիսական գնդիկների և չիպային ինդուկտորների կիրառումը

Չիպային ինդուկտորներ՝Ռադիոհաճախականության (RF) և անլար կապ, տեղեկատվական տեխնոլոգիաների սարքավորումներ, ռադարային դետեկտորներ, ավտոմոբիլային էլեկտրոնիկա, բջջային հեռախոսներ, փեյջերներ, աուդիո սարքավորումներ, անձնական թվային օգնականներ (PDA), անլար հեռակառավարման համակարգեր և ցածր լարման էլեկտրամատակարարման մոդուլներ։

Չիպային մագնիսական ուլունքներ՝Ժամացույց գեներացնող սխեմաներ, անալոգային և թվային սխեմաների միջև զտում, մուտքի/ելքի ներքին միակցիչներ (օրինակ՝ սերիական միացքներ, զուգահեռ միացքներ, ստեղնաշարեր, մկներ, հեռահար հեռահաղորդակցություն, տեղական ցանցեր), միջամտությանը ենթակա ռադիոհաճախականության սխեմաներ և տրամաբանական սարքեր, բարձր հաճախականության հաղորդիչ միջամտության զտում էլեկտրամատակարարման սխեմաներում, համակարգիչներում, տպիչներում, տեսաձայնագրիչներում (VCR), էլեկտրամագնիսական աղմուկի ճնշում հեռուստատեսային համակարգերում և բջջային հեռախոսներում։

Մագնիսական գնդիկի միավորը օհմ է, քանի որ մագնիսական գնդիկի միավորը անվանական է՝ համապատասխան որոշակի հաճախականության դեպքում նրա կողմից առաջացող իմպեդանսին, իսկ իմպեդանսի միավորը նույնպես օհմ է։

Մագնիսական գնդիկի տվյալների թերթիկը, ընդհանուր առմամբ, կտրամադրի կորի հաճախականության և իմպեդանսի բնութագրերը, սովորաբար 100 ՄՀց է որպես ստանդարտ, օրինակ, երբ հաճախականությունը 100 ՄՀց է, երբ մագնիսական գնդիկի իմպեդանսը համարժեք է 1000 օհմի։

Ֆիլտրվող հաճախականության տիրույթի համար մենք պետք է ընտրենք, թե որքան մեծ է մագնիսական գնդիկի իմպեդանսը, այնքան լավ, սովորաբար ընտրում ենք 600 օհմ կամ ավելի իմպեդանս։

Բացի այդ, մագնիսական գնդիկներ ընտրելիս անհրաժեշտ է ուշադրություն դարձնել մագնիսական գնդիկների հոսքին, որը, որպես կանոն, պետք է նվազեցվի 80%-ով, և պետք է հաշվի առնել հաստատուն հոսանքի դիմադրության ազդեցությունը լարման անկման վրա, երբ օգտագործվում է էլեկտրական շղթաներում։