Penerapan manik-manik magnetik dalam desain EMC catu daya switching
1 Elemen Penekan EMI Ferit
Ferit adalah bahan magnetik besi dengan struktur kisi kubik. Proses pembuatan dan sifat mekaniknya mirip dengan keramik, warnanya abu-abu kehitaman. Filter EMI yang sering digunakan pada kelas inti magnet adalah bahan ferit, banyak produsen menyediakan bahan ferit khusus untuk penekanan EMI. Bahan ini mempunyai ciri kerugian frekuensi tinggi yang sangat besar. Untuk ferit untuk penekanan EMI, parameter kinerja yang paling penting adalah permeabilitas μ dan kerapatan fluks saturasi Bs. Permeabilitas μ dapat dinyatakan sebagai bilangan kompleks, dengan bagian nyata merupakan induktansi dan bagian imajiner mewakili kerugian, yang meningkat seiring dengan frekuensi. Jadi, rangkaian ekivalennya adalah rangkaian seri yang terdiri dari induktor L dan resistor R. Baik L maupun R merupakan fungsi frekuensi. Ketika kawat dilewatkan melalui inti ferit ini, impedansi induktif yang dihasilkan secara formal meningkat seiring dengan peningkatan frekuensi
Impedansi induktif secara formal meningkat dengan meningkatnya frekuensi, namun mekanismenya sangat berbeda pada frekuensi yang berbeda.
Pada pita frekuensi rendah, impedansi dipengaruhi oleh induktansi, frekuensi rendah R sangat kecil, permeabilitas magnetik inti tinggi, sehingga induktansinya besar, L memainkan peran utama dalam interferensi elektromagnetik yang tercermin dan ditekan; dan kali ini, kehilangan inti kecil, seluruh perangkat adalah karakteristik induktansi Q rendah, tinggi-Q, yang rentan terhadap resonansi, jadi pada pita frekuensi rendah, mungkin ada saatnya ketika digunakan manik-manik ferit setelah peningkatan interferensi fenomena tersebut.
Pada pita frekuensi tinggi, impedansinya terdiri dari komponen resistif, seiring dengan naiknya frekuensi, permeabilitas magnetik inti menurun, sehingga induktansi induktor menurun, komponen induktif menurun. Namun, kali ini, kerugian inti meningkat, komponen resistif meningkat, mengakibatkan peningkatan impedansi total ketika sinyal frekuensi tinggi melalui ferit, interferensi elektromagnetik diserap dan diubah menjadi bentuk disipasi energi panas.
Komponen penekan ferit banyak digunakan pada papan sirkuit tercetak, saluran listrik, dan saluran data. Jika elemen penekan ferit ditambahkan ke ujung saluran masuk saluran listrik papan sirkuit tercetak, interferensi frekuensi tinggi dapat disaring. Cincin atau manik magnetik ferit yang didedikasikan untuk menghambat saluran sinyal, saluran listrik pada gangguan frekuensi tinggi dan gangguan lonjakan, juga memiliki kemampuan untuk menyerap gangguan pulsa pelepasan elektrostatik.
2 Prinsip dan karakteristik manik magnet, bila arus mengalir melalui lubang tengah pada kawat, maka akan menjadi aliran sirkulasi internal manik magnet saluran magnet. Ketika ferit diformulasikan untuk kontrol EMI, sebagian besar fluks magnet dapat dihilangkan sebagai panas dalam material. Fenomena ini dapat dimodelkan dengan kombinasi seri induktor dan resistor. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2
Besaran numerik kedua komponen berbanding lurus dengan panjang manik, dan panjang manik mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap penekanan, dengan panjang manik yang lebih panjang memberikan penekanan yang lebih baik. Ketika energi sinyal digabungkan secara magnetis ke manik-manik, reaktansi dan resistansi induktor meningkat seiring dengan frekuensi. Efisiensi kopling magnetik bergantung pada permeabilitas magnetik bahan manik relatif terhadap udara. Hilangnya bahan ferit yang biasanya membentuk manik dapat dinyatakan sebagai besaran kompleks berdasarkan permeabilitasnya terhadap udara.
Bahan magnetik sering kali dicirikan oleh rasio terhadap sudut kehilangan ini. Sudut kerugian yang besar diperlukan untuk komponen penekan EMI, yang berarti sebagian besar interferensi akan dihilangkan.
Artinya, sebagian besar gangguan akan hilang dan tidak dipantulkan. Beragamnya variasi bahan ferit yang tersedia saat ini memberi perancang beragam pilihan manik-manik untuk digunakan dalam berbagai aplikasi.
