Penerapan manik-manik magnetik dalam desain EMC switching power supply
1 Komponen penekan interferensi elektromagnetik ferit
Ferit adalah bahan ferimagnetik dengan struktur kisi kubik. Proses pembuatan dan sifat mekaniknya mirip dengan keramik, dan warnanya abu-abu kehitaman. Jenis inti magnet yang sering digunakan dalam filter interferensi elektromagnetik adalah bahan ferit. Banyak produsen menyediakan bahan ferit yang khusus digunakan untuk menekan interferensi elektromagnetik. Bahan ini mempunyai ciri kerugian yang sangat tinggi pada frekuensi tinggi. Untuk ferit yang digunakan untuk menekan interferensi elektromagnetik, parameter kinerja yang paling penting adalah permeabilitas magnetik μ dan kepadatan fluks magnetik saturasi Bs. Permeabilitas magnetik μ dapat dinyatakan sebagai bilangan kompleks, bagian nyata merupakan induktansi, dan bagian imajiner mewakili kerugian, yang meningkat seiring dengan meningkatnya frekuensi. Oleh karena itu, rangkaian ekivalennya adalah rangkaian seri yang terdiri dari induktor L dan resistor R. Baik L maupun R merupakan fungsi frekuensi. Ketika kawat melewati inti ferit ini, bentuk impedansi induktif yang terbentuk meningkat seiring dengan peningkatan frekuensi, tetapi mekanismenya sangat berbeda pada frekuensi yang berbeda.
Pada pita frekuensi rendah, impedansi terdiri dari reaktansi induktif induktor. Pada frekuensi rendah, R sangat kecil dan permeabilitas magnet inti magnet tinggi, sehingga induktansinya besar. L memainkan peran utama. Interferensi elektromagnetik dipantulkan dan ditekan; dan saat ini, kehilangan inti magnetiknya kecil, dan seluruh perangkat merupakan induktor dengan kehilangan rendah dan karakteristik Q tinggi. Induktor ini mudah menimbulkan resonansi. Oleh karena itu, pada pita frekuensi rendah, interferensi terkadang dapat ditingkatkan setelah menggunakan manik ferit.
Pada pita frekuensi tinggi, impedansi terdiri dari komponen resistansi. Dengan meningkatnya frekuensi, permeabilitas magnet inti magnet menurun, menyebabkan induktansi induktor menurun dan komponen reaktansi induktif menurun. Namun, pada saat ini, hilangnya inti magnet meningkat dan komponen resistansi meningkat. , menyebabkan impedansi total meningkat. Ketika sinyal frekuensi tinggi melewati ferit, interferensi elektromagnetik diserap dan diubah menjadi energi panas dan dihilangkan.
Komponen penekan ferit banyak digunakan pada papan sirkuit tercetak, saluran listrik, dan saluran data. Jika komponen penekan ferit ditambahkan ke ujung saluran masuk saluran listrik papan sirkuit tercetak, interferensi frekuensi tinggi dapat disaring. Cincin magnet ferit atau manik-manik magnet secara khusus digunakan untuk menekan interferensi frekuensi tinggi dan interferensi lonjakan pada saluran sinyal dan saluran listrik. Ia juga memiliki kemampuan untuk menyerap gangguan pulsa pelepasan elektrostatik.
2 Prinsip dan Karakteristik Manik Magnetik Ketika arus mengalir melalui kawat di lubang tengah, jalur magnet yang bersirkulasi akan dihasilkan di dalam manik magnet. Ferit yang digunakan untuk pengendalian EMI harus diformulasikan untuk menghilangkan sebagian besar fluks magnet sebagai panas dalam material. Fenomena ini dapat disimulasikan dengan kombinasi seri induktor dan resistor. seperti yang ditunjukkan pada gambar 2
Nilai numerik kedua komponen sebanding dengan panjang manik magnet, dan panjang manik magnet mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap efek penekanan. Semakin panjang manik magnetnya, semakin baik efek penekanannya. Karena energi sinyal digabungkan secara magnetis ke manik-manik magnet, reaktansi dan resistansi induktor meningkat seiring dengan meningkatnya frekuensi. Efisiensi kopling magnetik bergantung pada permeabilitas magnetik bahan manik relatif terhadap udara. Biasanya hilangnya bahan ferit yang membentuk manik-manik magnet dapat dinyatakan sebagai besaran kompleks berdasarkan permeabilitas magnetiknya relatif terhadap udara.
Bahan magnetik sering menggunakan rasio ini untuk mengkarakterisasi sudut kerugian. Komponen yang digunakan untuk menekan EMI memerlukan sudut kerugian yang besar, yang berarti sebagian besar interferensi akan hilang tanpa dipantulkan. Variasi bahan ferit yang tersedia saat ini memberi para desainer berbagai pilihan untuk menggunakan manik-manik magnetik dalam situasi yang berbeda.
