Оптимізація електронних схем – роль феритових осердь у фільтрації EMI та живленні

Феритові осердя є елементом у складних електронних схемах, особливо в контексті усунення електромагнітних завад (EMI) та оптимізації схем живлення. Їх магнітні властивості та широке застосування роблять їх незамінними у проектах, пов'язаних з системами на PCB. Сучасні вимоги до мініатюризації електронних пристроїв та їх підвищеної ефективності вимагають застосування передових фільтраційних технологій, у яких феритові осердя відіграють важливу роль.

Виклики в фільтрації EMI

Електромагнітні завади становлять серйозну загрозу для правильного функціонування електронних схем, особливо в середовищах з великою густотою пристроїв. Фільтри, що використовують феритові осердя, дозволяють ефективно знижувати завади, усуваючи їхній вплив на чутливі компоненти. Виклики в цій сфері включають дотримання норм EMC (Electromagnetic Compatibility), які вимагають застосування елементів, що ефективно знижують проведені та випромінювані завади. Мініатюризація фільтраційних компонентів є необхідною у сучасних пристроях, таких як IoT або медична електроніка, що вимагають компактних рішень без компромісів у ефективності. Крім того, сучасні пристрої генерують завади в широкому діапазоні частот, що вимагає застосування осердь з відповідними магнітними властивостями.

Феритові осердя - Технологічні основи

Феритові осердя - це керамічні матеріали, які характеризуються високим електричним опором та відповідними магнітними властивостями. Завдяки цьому вони знаходять застосування у ряді фільтраційних та енергетичних застосувань. Виділяються дві основні класи феритів: м'які та тверді. В контексті фільтрації EMI найчастіше використовуються м'які ферити (наприклад, MnZn, NiZn), які пропонують низькі втрати гістерезису. Осердя можуть мати різні форми, такі як тороїди, Е-форми або кільця зі спеціальними профілями, що впливає на їх магнітні властивості та ефективність заглушення.

Феритові осердя у фільтрах EMI

Фільтри EMI з феритовими осердями використовуються для усунення завад, що передаються по живленню та сигнальних лініях. Феритові поглинаючі намистини - це мініатюрні елементи, що монтуються безпосередньо на шляхи PCB і знижують завади на високих частотах, зберігаючи цілісність сигналу на низьких частотах. LC-фільтри з феритовими осердями поєднують індуктори на феритових осердях з конденсаторами, створюючи ефективні низькочастотні фільтри, які ізолюють пристрій від шумів, що походять від мережі живлення. Феритові осердя також використовуються в живильних і сигнальних проводах для зниження завад, що виникають від зовнішнього середовища.

Оптимізація схем живлення за допомогою феритових осердь

Феритові осердя знаходять застосування також у трансформаторах і перетворювачах напруги, покращуючи їх ефективність і стабільність. Імпульсні трансформатори завдяки феритовим осердям можуть працювати на високих частотах, що дозволяє зменшити їх розміри і підвищити енергетичну ефективність. Індикатори з феритовими осердями є важливими для зменшення втрат потужності та поліпшення динамічної характеристики перетворювачів DC-DC. Оптимізація проектів вимагає використання осердь з відповідними параметрами, такими як висока густина насичення магнітного потоку, щоб запобігти насиченню при великих струмах.

Практичні аспекти вибору феритових осердь

Під час проектування фільтрів та схем живлення з використанням феритових осердь інженери повинні враховувати важливі параметри, такі як робоча частота та енергетичні втрати. Правильний вибір феритового матеріалу залежить від діапазону частот завад або сигналів живлення. Мініатюризація пристроїв вимагає застосування компактних осердь з високою магнітною ефективністю.

Майбутні тенденції в застосуванні феритових осердь

Технологічний прогрес у галузі матеріалів та виробничих технологій відкриває нові можливості для застосування феритових осердь. Дослідження наноструктурованих феритів та композитів призводить до виробництва осердь з кращими параметрами заглушення і нижчими втратами. У пристроях IoT осердя повинні відповідати вимогам малих розмірів при одночасному збереженні високої ефективності фільтрації EMI. Все частіше інтеграція магнітних функцій на рівні чипа змінює спосіб використання феритових осердь.

Підсумок

Феритові осердя відіграють важливу роль в усуненні завад EMI та оптимізації схем живлення. Їх застосування в науково-дослідних проектах дозволяє створювати більш надійні та ефективні електронні пристрої. Правильний вибір відповідних осердь, що відповідають специфічним вимогам проекту, є одним з найважливіших елементів процесу проектування в R&D.

Бібліографія:

[1] https://www.coilmaster.com.tw/pl/product/C2LRU100BLF.html

[2] https://hilelectronic.com/pl/design-power-pcb/

[3] https://resources.altium.com/pl/p/how-do-ferrite-beads-work-and-how-do-you-choose-right-one

[4] https://propcb.pl/technologie/

[5] https://ep.com.pl/rynek/wybor-konstruktora/14534-masa-problemow-z-obwodami-zasilania-na-plytkach-pcb-prawidlowe-prowadzenie-obwodu-masy-na-plytkach-pcb-ukladow-cyfrowo-analogowych

[6] https://www.instalacjebudowlane.pl/9256-26-76-wentylatory-ec-do-wydajnego-chlodzenia-w-centrach-danych.html

[7] https://elektronikab2b.pl/technika/54036-projektowanie-pcb-dla-ukladow-duzej-mocy

[8] https://resources.altium.com/pl/p/what-return-current-path-pcb