Feritni filter. Feritni filter: čemu služijo cilindri na koncih računalniških kablov? Snap-on feritni kabelski filtri - princip delovanja

Monitorji, tiskalniki, video kamere in druga računalniška oprema, feritni valj v plastičnem ovoju.

Čemu služi?

Feritni valj je ščit, ki ščiti pred elektromagnetnimi motnjami in motnjami: preprečuje popačenje signala, ki se prenaša preko zunanjega elektromagnetnega polja, in tudi sevanje elektromagnetno polje(motnje) iz kabla v zunanje okolje.

Na čem temelji načelo zaščite?

Notranja in zunanja računalniška oprema lahko delujeta kot miniaturne antene, saj pretvarjata tako imenovani napetostni in tokovni šum v elektromagnetno sevanje. Neoklopljeni oddajajo hrup zaradi skupnega šuma, ki teče skozi njihove bakrene vodnike, to je visokofrekvenčnega toka, ki teče v isti smeri skozi vse vodnike. Ta tok ustvarja magnetno polje določene velikosti in smeri.

Ferit je feromagnet, ki ne prevaja električnega toka (torej ferit je pravzaprav magnetni izolator). V feritih se ne ustvarjajo vrtinčni tokovi, zato se zelo hitro ponovno namagnetijo - sočasno s frekvenco zunanjega elektromagnetnega polja. (na tem temelji učinkovitost njihovih zaščitnih lastnosti).

V notranjosti bloka lahko najdemo tudi feritne obroče brez lupine.

Kako povečati učinkovitost zmanjševanja hrupa ferita

1. Povečajte dolžino dela, ki ga pokriva feritno jedro.

2. Povečajte presek feritnega jedra.

3. Notranji premer ferita mora biti čim bližji (idealno enak) zunanjemu premeru.

4. Če je dovoljeno oblikovne značilnosti kabel-feritni pari, lahko okoli feritnega jedra naredite več zavojev (običajno enega ali dva).

Če povzamemo zgoraj navedeno, lahko rečemo, da je najboljše feritno jedro tisto najdaljše in najdebelejše, ki ga lahko namestimo na določeno. V tem primeru mora notranji premer ferita, če je mogoče, sovpadati z zunanjim premerom.

Kako uporabljati ferit

Včasih v prodaji najdete snemljive ferite v plastični lupini (toplotno skrčljiva cev) z dvema zapahoma. Kako jih uporabiti?

Odprt feritni valj namestimo na kabel, ki mora biti zaščiten pred elektromagnetnimi motnjami in motnjami, približno 3 cm od konice. Okoli ohišja cilindra se naredi zanka. Po tem se lupina zaskoči na svoje mesto. Za zanesljivost lahko drugi konec opremite s feritnim valjem.

Zbogom, motnje, zdravo, nepopačen signal!..

Filtri s feritnimi čipi so zasnovani za zatiranje elektromagnetnih motenj v različnih komponentah elektronske opreme, ki uporabljajo komponente z visoko gostoto, visoke delovne frekvence, kjer se zahteva visoka stopnja odpornosti proti hrupu in zmanjšanje ravni EMI. Tajvansko podjetje uporablja največ sodobne tehnologije, proizvaja široko paleto večplastnih feritnih filtrov z odličnim razmerjem med ceno in kakovostjo.

Feritni filter je pasivna električna komponenta, ki se uporablja za dušenje visokofrekvenčnega šuma v električnih tokokrogih. Feritne filtrske kroglice so zasnovane v obliki feritnega votlega valja, obroča ali torusa, znotraj katerega teče tokovni vodnik. Za povečanje induktivnosti feritnega filtra se lahko uporabi večobratno toroidno navitje. Feritni filtri se uporabljajo tako na signalnih žicah za zmanjšanje zunanjih motenj kot na napajalnih žicah za zmanjšanje lastnih RF motenj.

Večplastni filtri s feritnimi čipi

Za površinsko montažo je zasnova feritnih filtrov realizirana z uporabo tehnologije večplastne filmske strukture. Za povečanje učinkovitosti filtrov v majhnih prostorninah je potrebna induktivnost visoke gostote. V ta namen se uporablja integralno navitje, izdelano na večplastni filmski strukturi.

Na vsaki plasti tanke podlage se oblikuje filmska struktura polobratnega navitja. En obrat navitja se izvede na dveh slojih. S sintranjem na desetine ali stotine plasti se med seboj povežejo odseki prevodnikov, pri čemer nastane tridimenzionalna tuljava s feritno palico v notranjosti. Plasti so lahko nameščene tako v vodoravni ravnini (standardna izvedba) kot v navpični ravnini (filtri za mikrovalovno območje nad 1 GHz). Slika 1 prikazuje topologije plasti v strukturi filtra feritnega čipa.

Struktura uporablja mangan-cink in nikelj-cink feritne filme. Uporaba različnih feritnih materialov, velikosti in topologij plasti zagotavlja filtre čipov z različnimi parametri.

Slika 2 prikazuje strukturo filtra čipov z vodoravno topologijo integralnih navitih plasti.

Uporaba dodatne strukture tuljave namesto običajne monolitne feritne palice omogoča večjo impedanco v manjšem paketu. Pravzaprav je določen del filtrov s feritnimi čipi zasnovan tako kot feritna palica z dvema elektrodama.

Filtri s feritnimi čipi za filtriranje elektromagnetnih motenj so izdelani po večplastni tehnologiji z uporabo nikelj-cinkovih feromagnetnih materialov. Slika 3 prikazuje strukturo in proces oblikovanja večplastnih feritnih čipnih filtrov. Struktura tuljave je oblikovana iz več plasti feritnega materiala.

Tehnologija izdelave večslojnih feritnih EMI filtrov je popolnoma enaka kot za izdelavo večslojnih induktorjev na čipih. Samo v njih se uporabljajo različne vrste materialov za oblikovanje feritnih plasti. Za filtre feritnih čipov se uporablja material z visoko absorpcijo, za induktorje čipov pa, nasprotno, z manjšo absorpcijo pri visokih frekvencah.

Filtri s feritnimi čipi so po videzu zelo podobni keramičnim kondenzatorjem. Slika 4 prikazuje videz Chilisin feritni čipni filter.

Glavni parametri feritnih čipnih filtrov Chilisin

Glavni parametri, po katerih so izbrani filtri čipov, so: delovno frekvenčno območje, impedanca pri preskusni frekvenci 100 MHz (v ohmih), enosmerni upor (v ohmih), največji dovoljeni tok, dovoljeno odstopanje impedance od nominalne, faktor oblike ( ohišje dimenzije), kot tudi delovno temperaturno območje.

Nazivna impedanca je običajno podana pri frekvenci 100 MHz. Za mikrovalovno območje so značilne vrednosti impedance podane pri frekvenci 1000 MHz.

Dovoljeno odstopanje od nazivne vrednosti je podano v relativnih enotah. Mere, nazivna impedanca in razpon impedance so vključeni v ime komponente. Za izbiro želenega filtra je pomembno poznati druge parametre, ki niso navedeni v imenu. Podani so v tehnični dokumentaciji za komponento. To:

• enosmerni induktivni upor (v Ohmih);
• največji delovni tok, pri katerem feritni induktorski material ne nasiči (v mA);
• vrsta impedančnega frekvenčnega odziva.

Tabela 1 prikazuje možne velikosti filtrov s feritnimi čipi Chilisin.

Tabela 1. Standardne velikosti filtrov s feritnimi čipi Chilisin

Koda	Velikost (DxŠxV), mm	koda EIA
060303	0,6×0,3×0,3	0201
100505	1,0×0,5×0,5	0402
160808	1,6×0,8×0,8	0603
201209	2,0×1,2×0,9	0805
201212	2,0×1,2×1,25	0805
321611	3,2×1,6×1,1	1206
321616	3,2×1,6×1,6	1206
322513	3,2×2,5×1,3	1210
451616	4,5×1,6×1,6	1806
453215	4,5×3,2×1,5	1812

Nazivni tok

To je največji enosmerni tok, ki lahko teče skozi filtrirni čip. Za ferite je definiran kot tok, pri katerem segrevanje komponente ne preseže 20 °C. Pri višjih tokovih, ki tečejo skozi komponento, postane ferit nasičen in posledično se impedanca zmanjša za do 25 %.

DC odpornost

Vrednost enosmernega upora filtra čipa je odvisna od dolžine čipa, števila slojev v feritu, debeline in konfiguracije. Odpornost se meri pri sobni temperaturi. Čip filtri imajo enosmerni upor od nekaj mOhmov do nekaj Ohmov, odvisno od tipa.

Frekvenčne impedančne značilnosti filtrov s feritnimi čipi

Enakovredno vezje filtra s feritnim čipom je zaporedno povezana induktivnost in upor.

Količina upora je močno odvisna od frekvence prehodnega signala. Feritni EMI filtri so induktorji z velikimi izgubami zaradi obračanja magnetizacije. Ta lastnost je glavna razlika med filtri čipov in induktorji čipov.

Čip filtri so izdelani iz posebnih feritov z visokimi izgubami pri obratu magnetizacije. Ta energija se sprosti v obliki toplote. Toplota se ustvarja z aktivnim uporom, ne z induktivnostjo! Impedanco filtra čipa določata dve komponenti: aktivna in reaktivna. Formula za določanje impedance:

kjer je R aktivna komponenta in X reaktivna komponenta. Obe komponenti sta odvisni od frekvence. Dokumentacija za induktivnost čipa za vsako serijo zagotavlja frekvenčne značilnosti impedance in njenih komponent. Slika 5 prikazuje tipičen frekvenčni odziv impedance filtra s feritnim čipom. X je reaktivni del impedance, R je aktivni del, Z je celotna impedanca.

Kot je razvidno iz slike, po 30 MHz aktivni upor prevlada nad reaktivnim. Pod resonančno frekvenco je impedanca komponente v bistvu določena z induktivno komponento. V območju 50...100 MHz se situacija spremeni. Aktivna komponenta izgub prevladuje z naraščajočo frekvenco, induktivna komponenta pa teži k ničli. Impedanca chip filtrov narašča s frekvenco, kar je značilno tudi za chip induktorje. Glavna značilnost induktivne impedance (Z) je reaktanca (X). Ker pa filter temelji na feritnem materialu, ki ima visoke izgube pri visokih frekvencah, je glavna značilnost v visokofrekvenčnem območju uporovna komponenta (R). V primerjavi s konvencionalno induktivnostjo ima filter s feritnimi čipi boljšo sposobnost absorpcije energije EMI, kar zagotavlja učinek zatiranja visokofrekvenčnega šuma.

Sistem označevanja za večplastne filtre s feritnimi čipi Chilisin

Slika 6 prikazuje sistem označevanja za filtre s feritnimi čipi Chilisin. Ta sistem označevanja velja za naslednje serije Chilisin feritnih EMI filtrov: SB, GB, PB, UPB, NB, HF, VPB.

• ime serije določa tehnologija, pa tudi oblikovne in aplikacijske značilnosti;
• mere ohišja: A, B, C, mm;
• vrsta embalaže: T (type reel) – v kolutu, B (bulk) – v razsutem stanju;
• nazivna vrednost impedance je podana pri preskusni frekvenci 100 MHz, na primer 10...1000 Ohm;
• koda za širjenje dovoljenih vrednosti impedance od nominalne. Dovoljeno odstopanje od nazivne vrednosti za različne skupine je podano v relativnih enotah;
• kode odstopanj: Y = ±25%; M = ±20 %; T = ±30 %.

Upoštevati je treba, da za feritne EMI filtre ni pomembna toliko visoka natančnost ocene impedance, temveč natančnost vrednosti induktivnosti za induktorje s feritnimi čipi.

Tabela 2 prikazuje glavne parametre za različne serije feritnih večplastnih čipnih filtrov, ki jih proizvaja Chilisin.

Tabela 2. Osnovni parametri feritnih čipnih filtrov Chilisin

Ime	Koda velikosti, mm/inch	Impedanca, Ohm	Mejni delovni tok, mA
Za signalna vezja LF do 1 GHz
NOVO!	0603/0201	60…470	200…300
	1005/0402	6…2500	100…500
	1608/0603	7…2700	200…500
	2012/0805	7…2700	100…600
	3216/1206	11…1500	200…600
	3216/1206	25…70	500
	3225/1210	26…2000	200…500
	4516/1806	33…170	500…600
	4532/1812	30…125	500
NOVO!	0603/0201	10…600	100…500
	1005/0402	6…330	100…500
	2012/0805	5…56	500…600
	3216/1206	8…60	500…600
	3216/1206	25…60	500
	3225/1210	32…120	500
	4516/1806	33…100	500…600
	4532/1812	70…150	500
	1608/0603	6…2700	200…500
	2012/0805	60…2700	200…500
	3216/1206	70…2700	300…500
	3216/1206	70	500
	1608/0603	10…1500	150…1000
	2012/0805	60…2000	400…800
	3216/1206	70…2000	400…800
	2012/0805	7…40	800…1000
	3216/1206	19…60	800…1000
Za napajalna vodila do 1 GHz
NOVO!	0603/0201	10…240	350…1000
	1005/0402	7…120	1200…2000
	1608/0603	6…1500	500…4000
	2012/0805	5…1500	1000…6000
	3216/1206	7…1500	800…6000
	3225/1210	19…120	2500…4000
	4516/1806	19…1300	2000…6000
	4532/1812	19…1300	1500…6000
	1005/0402	10	2000
	1608/0603	10…1000	800…4000
	2012/0805	7…1000	1500…6000
	3216/1206	11…1500	800…6000
	3225/1210	60…90	3000…4000
	4516/1806	50…150	2000…6000
	4532/1812	30…130	3000…6000
NOVO!	1005/0402	33…600	900…3000
NOVO!	1608/0603	26…330	1500…3300
	1608/0603	10…180	2000…5000
	2012/0805	11…330	3000…6000
	2012/0805	50…120	5000…6000
	3216/1206	11…220	4500…6000
	4516/1806	60…110	4000…7000
	4532/1812	40…150	6000…9000
Za filtriranje verig RF signalov do pasovne širine 1 GHz
	1005/0402	3…240	250…500
	1608/0603	4…500	200…700
	2012/0805	80…300	400…500
	0603/0201	10…120	100…300
	1005/0402	6…600	200…500
	1608/0603	5…2500	100…700
	2012/0805	5…2700	200…800
	3216/1206	15…1500	300…600
Za filtriranje verig mikrovalovnih signalov s pasovno širino nad 1 GHz
	1005/0402	200…1000	250…450
	1005/0402	600…1800	200…300
Za filtriranje mikrovalovnih vezij s pasovno širino nad 1 GHz in visokim tokom
NOVO!	1005/0402	120…220	700…1500
Za filtriranje visokotokovnih tokokrogov s pasovno širino do 1 GHz
	1608/0603	10…600	2000…6000

Tipične impedančne frekvenčne značilnosti filtrov s feritnimi čipi

Za izbiro ustreznega čipnega filtra je pomembno poznati in upoštevati frekvenčni odziv impedance. Spodaj so za referenco tipične impedančne frekvenčne karakteristike za več priljubljenih serij filtrov čipov, ki se uporabljajo za filtriranje v signalnih in močnostnih tokokrogih.

Serija GB

Slika 7 prikazuje značilne frekvenčne značilnosti serije GB.

Z naraščanjem frekvence se povečuje impedanca filtra. Filter se uporablja v razmeroma nizkofrekvenčnih vezjih z delovnimi frekvencami do 1 GHz.

HF serija

Zasnova nove visokofrekvenčne serije HF feritnih čipnih filtrov z delovnim frekvenčnim pasom nad 1 GHz ne uporablja vzdolžne razporeditve plasti (vodoravno), temveč prečno (navpično). Slika 8 prikazuje frekvenčni odziv impedance filtra čipov serije HF100505T.

Čip filter serije PBY

Slika 9 prikazuje frekvenčni odziv impedance filtra s feritnimi čipi serije PBY, zasnovanega za uporabo v visokotokovnih tokokrogih z delovnimi tokovi do 6 A.

Izbira in uporaba čip filtrov Chilisin

Za izbiro optimalnega tipa feritnega filtra se najprej določi spekter motenj, zahtevana stopnja dušenja in obseg delovnih tokov. Na podlagi pogojev uporabe sta izbrana impedanca in dovoljena enosmerna upornost filtra čipa. Na podlagi dobljenih parametrov se izbere serija in tip filtra čipov z zahtevanim učinkovitim pasom dušenja šuma. Vrednost toka in upornost sta še posebej pomembna pri vgradnji čipnih filtrov v močnostna vezja. Najprej morate izbrati vrste, ki zagotavljajo, da filter deluje brez nasičenja. Vrednost DC upora bo zagotovila minimalni padec napetosti.

Tabela 3. Značilne vrednosti impedance za različna vezja

Tipične uporabe filtrov s feritnimi čipi so:

• filtriranje "zvonjenja" v podatkovnih linijah;
• ločitev napajalne napetosti;
• ločevanje zemljišča.

Učinek filtriranja se poveča z:

• z uporabo shunt kondenzatorjev, povezanih z zemljo. Izbira vrednosti kondenzatorja je odvisna od interferenčnega spektra in frekvence slabljenja;
• nizka izhodna impedanca vira.

Čipni filtri so običajno nameščeni čim bližje napravi vira motenj, da se zmanjša efektivna dolžina antenske žice z visokofrekvenčnim šumom.

Namestitev EMI filtrov na priključne točke vmesniškega kabla

Največjo zatiranje motenj v vmesniških kablih je mogoče doseči z uporabo feritnih čipnih filtrov na priključnih točkah kabla. Pri načrtovanju plošče je zelo pomembno zagotoviti minimalno impedanco pri visokih frekvencah med ozemljitvenim zatičem (GND) filtra EMI na tiskano vezje in kovinsko ohišje.

Filtriranje na vodilih signala ure

Visokofrekvenčni signali ure so viri RF motenj. Ura in frekvenca šuma sta si lahko blizu. Zato je potrebna uporaba filtrov z visokim koeficientom slabljenja in strmino naklonov frekvenčnega odziva - feritnih čipnih filtrov za hitre prenosne vode.

Namestitev EMI filtrov na signalna vodila

Vzporedna podatkovna vodila vsebujejo več signalnih linij, ki se preklapljajo hkrati. Spreminjanje signalov na naslovnih in podatkovnih vodilih povzroči znatno povečanje impulzni tok teče v tleh (GND) in močnostnih tokokrogih. Zato je treba omejiti tok, ki teče skozi signalne vode.

Montaža chip filtrov na priključnih točkah kabla LVDS

Kabelska povezava med matično ploščo prenosnika in LCD zaslonom poveča raven šuma, ki ga oddaja računalnik zaradi harmonik signalov LVDS in motenj iz integrirana vezja ki se nahaja ob liniji za prenos signala. Ker frekvenca oddanih signalov LVDS doseže stotine megahercev, je priporočljivo uporabiti filtre čipov serije NB, da preprečite popačenje valovne oblike signala in zadušite skupne motnje. Pri oddajanju diferencialnih signalov LVDS se magnetni tokovi, ki jih ustvari tekoči tok, izničijo, kar povzroči manj motenj. Vendar pa lahko prisotnost odbitih signalov vodi do neenakih tokov, ki tečejo skozi pare prevodnikov. V tem primeru običajne dušilke delujejo kot transformatorji za izravnavo tokov, kar na koncu zmanjša raven elektromagnetnih motenj.

Zatiranje hrupa v vmesniku LCD

Grafični krmilnik je povezan z gonilniki LCD z več signalnimi linijami, ki se preklapljajo hkrati. Ta preklopi povzročijo, da velik impulzni tok teče skozi napajalna in ozemljitvena vezja. Zato je treba tok omejiti na signalne linije. Za te namene so zelo primerni filtri s feritnimi čipi serije NB. Na signalnih linijah ure, zlasti tistih, ki delujejo pri visokih hitrostih in pri visokih stopnjah motenj, se uporabljajo filtri serije HF ali HP, ki imajo visok koeficient slabljenja in strmino frekvenčnega odziva. Motnje, ki jih povzročajo prehodni tokovi, se pojavljajo tudi v napajalnih tokokrogih. Zato so za zatiranje motenj v napajalnih tokokrogih nameščeni feritni čipni filtri in kondenzatorji. Tabela 4 prikazuje primere tipične uporabe filtrov feritnih čipov v elektronski opremi.

Tabela 4. Tipične uporabe Chilisin feritnih čipnih filtrov različnih serij

Ime	Kategorija aplikacije	Tipično aplikacije	Osnovni parametri
			Tok, mA	Impedanca, kOhm
Filtriranje motenj v signalnih vezjih s pasovno širino do 1 GHz
S.B.	Splošna uporaba	Pametni telefoni, zabavna elektronika, digitalni fotoaparati	50…500	0.005…2.7
G.B.	Splošna uporaba	Pametni telefoni, mobilna oprema	100…500	0.007…2
Filtriranje motenj v signalnih vezjih s pasovno širino približno 1 GHz
N.B.	Digitalni RF signali	Video dekoderji, DSP vezja, Bluetooth, pametni telefoni, digitalni fotoaparati, satelitski sprejemniki, sprejemniki	50…500	0.005…2.7
Filtriranje motenj v signalnih tokokrogih s pasovno širino, večjo od 1 GHz
HF; HP	Mikrovalovni signali nad 1 GHz	Mikrovalovni sprejemniki in oddajniki	50…2000	0.12…1.8
Filtriranje hrupa v napajalnih tokokrogih s tokovi do 6 A
P.B.	Splošna napajalna vezja	DC/DC pretvorniki, video dekoderji, vezja USB/IEEE1394, vmesniki LAN, video kartice, digitalni fotoaparati	800…6000	0.005…1.5
UPB	Visokotokovna vezja	DC/DC pretvorniki	4000…6000	0.005…0.33

Združljivost in zamenljivost

Tehnologija večplastnega filtra s feritnim čipom, ki ga uporablja Chilisin, je popolnoma skladna s tehnologijo večplastnega filtra s feritnim čipom, ki jo uporabljajo vodilni proizvajalci, kot so TDK, Murata, T-Yuden, Vishay, Sumida, Kemet. Chilisin feritni chip filtri so po svojih parametrih popolnoma enaki chip filtrom drugih proizvajalcev in se lahko priporočajo kot alternativna zamenjava. Serije feritnih čipnih filtrov, predstavljenih v tabeli 5, so popolni ali podobni analogi ustreznih komponent Chilisin.

Tabela 5. Ustreznost analogov feritnih čipnih filtrov Chilisin različnih proizvajalcev

Koda velikosti mm/palec	Podjetje
	Chilisin	Murata	TDK	Taiyo Yuden
Serija SB
0603/0201			MMZ0603SхххC
1005/0402			MMZ1005SхххC
1608/0603			MMZ1608SхххC
2012/0805	/		MMZ2012SхххC
0603/0201			MMZ0603YxxxC
1005/0402			MMZ1005YxxxC	/
1608/0603			MMZ1608YxxxC	/
2012/0805			MMZ2012YxxxC	–
Serija GB
1608/0603			MMZ1608SхххC	–
2012/0805	/		MMZ2012SхххC
Serija NB
1005/0402
1608/0603
2012/0805				–
1005/0402
1608/0603		–
0603/0201		BLM03AX(PG)	MPZ0603SхххC
1005/0402

V našem vsakdanjem življenju se je pojavilo ogromno različnih sredstev. računalniška tehnologija, ki deluje pri visokofrekvenčnih tokovih. Konec koncev, večja kot je frekvenca, večja je hitrost obdelave informacij.

Vendar pa visokofrekvenčni tokovi nalagajo številne tehnične omejitve povezovalnim kablom za prenos tovrstnih signalov. To je predvsem posledica stranskih učinkov elektromagnetno sevanje in nasveti (PEMIN).

Najenostavnejši način za boj proti PEMIN je povečanje induktivnosti.

Induktivnost je pokazatelj razmerja med količino toka, ki teče skozi vezje, in magnetnim tokom, ki ga ustvari. če govorimo o o ravnih žicah, potem z induktivnostjo mislimo na količino, ki označuje energijo magnetnega polja (tu se tok šteje za konstantno vrednost).

Induktivnost lahko povečate z uporabo posebnega feritnega obroča. Kako izgledajo feritni filtri na kablih si lahko ogledate na spodnji fotografiji.

Feritni obroči– to so komponente električni tokokrog, ki se uporabljajo kot pasivni elementi za filtriranje visokofrekvenčnih motenj s povečanjem induktivnosti prevodnika in absorpcijo motenj nad danim pragom.

Takšne lastnosti feritnemu filtru daje material iz katerega je izdelan – ferit.

Ferit je splošno ime za spojine na osnovi železovega oksida in oksidov drugih kovin. Feriti združujejo lastnosti feromagnetov in polprevodnikov (včasih dielektrikov) in se zato uporabljajo kot jedra tuljav, trajni magneti, delujejo kot absorberji visokofrekvenčnih elektromagnetnih valov itd.

Snap-on feritni kabelski filtri - princip delovanja

Delovanje feritnega filtra je neposredno odvisno od značilnosti materiala, iz katerega je izdelan. Zaradi posebnih dodatkov oksidov različnih kovin se spremenijo lastnosti ferita.

V osnovi obstaja več načinov uporabe feritnih obročev:

1. Na enožilnih (enofaznih) žicah lahko, nasprotno, absorbira sevanje v določenem območju in pretvori motnje v termalna energija. Na ta način lahko feritni obroč absorbira (odreže) negativne frekvence.
2. Na enožilnih žicah, kjer deluje kot nekakšen ojačevalec, saj vrne del visokofrekvenčnega magnetnega polja nazaj v kabel, kar vodi do ojačanja signala v danem območju.
3. Na vpredenih žicah ferit deluje kot sinfazni transformator, ki prepušča neuravnotežene signale v kablu (tokovne impulze, na primer v podatkovnih kablih ali napajalnih tokokrogih za enosmerni tok) in zavira simetrične signale (ki jih v takih kablih potencialno lahko povzroči samo elektromagnetne motnje).

Kje uporabiti in kako izbrati feritni filter

Če govorimo o praksi uporabe, potem se na napajalnih kablih feritni obroči uporabljajo za zmanjšanje motenj, ki jih lahko ustvarijo sami kabli, na signalu (prenos podatkov) pa ferit duši morebitne zunanje motnje in motnje.

Feritni kabelski filtri so lahko vgradni (kabel se prodaja že s feritnim obročem) ali ločeni (najpogosteje so to modeli, ki se zaskočijo okoli žice), ki ne zahtevajo nobenih predelav na samem kablu.

Žico lahko vstavimo v sredino feritnega filtra (dobimo enovito tuljavo) ali pa tvorimo več ovojev okoli obroča (toroidno navitje). Slednji način bistveno poveča učinkovitost filtra.

Če želite izbrati feritni obroč, ki ustreza določenim zahtevam, morate poznati značilnosti materiala, iz katerega je izdelan, in dimenzije izdelka.

Kot primer spodnja tabela prikazuje glavne značilnosti feritnih filtrov, ki so na voljo na trgu.

Označevanje	RF-35M	RF-50M	RF-70M	RF-90M	RF-110S	RF-110A	RF-130S	RF-130A
Impedanca, Ohm (za frekvenco 50 MHz)	165	125	95	145	180	180	190	190
Graf impedance glede na frekvenco na sliki št.	4	5	6	7	3	8	3	3
Premer luknje, mm	3.5	5	7	9	11	11	13	13
Velikost, mm	25x12	25x13	30x16	35x20	35x20	33x23	39x30	39x30
Teža, g	6	6.5	12	22	44	40	50	50

Graf frekvence proti impedanci

Impedanca je skupni notranji upor elementa električnega tokokroga na izmenični (harmonični) tok (signal). Meri se, tako kot običajni upor, v ohmih.

Drug pomemben parameter feritnih filtrov je njihova magnetna prepustnost.

Magnetna prepustnost je koeficient, ki označuje razmerje med magnetno indukcijo in jakostjo magnetnega polja v snovi.

Na podlagi zgoraj navedenega proizvajalci za označevanje glavnih lastnosti feritnih filtrov uporabljajo naslednje oznake:

3000HH D * d * h, kjer:

1. 3000 je indikator začetne magnetne prepustnosti ferita,
2. HH je razred ferita (najpogosteje so to HH - feriti za splošno uporabo ali HM - za šibka magnetna polja),
3. D – največji (zunanji) premer,
4. d – manjši (notranji) premer,
5. h je višina toroida.

Tu so tipični primeri uporabe feritov:

• Razred 100NN se lahko uporablja za kable s frekvencami do 30 MHz,
• 400NN - s frekvencami, ki niso višje od 3,5 MHz,
• 600NN - s frekvencami do 1,5 MHz
• 1000NN - do 400 kHz.

To pomeni, da mora biti na primer feritni filter antene znamke HH.

Najbolje pa je izbrati feritni filter za kabel USB z znamko HM (za kable s šibkim magnetnim poljem).

Razmerje med znamkami in frekvencami je naslednje:

• 1000NM - uporablja se s kabli, ki delujejo s frekvenco največ 1 MHz,
• 1500NM - ne več kot 600 kHz,
• 2000NM in 3000NM - ne več kot 450 kHz.

V večini primerov je dovolj, da izberete pravi feritni filter in ga pritrdite na kabel bližje priključku na napravo.

Shema navijanja se vrti okoli feritnega obroča

Vendar pa lahko v nekaterih primerih za povečanje impedance kabel naredite več zavojev okoli feritnega obroča in takrat se bo impedanca povečala kot večkratnik kvadrata števila ovojev. Se pravi, iz dveh obratov je 4-krat, iz 3 obratov pa že 9-krat.

V praksi je seveda dejansko povečanje nekoliko manjše od teoretičnega.

Da se feritni obroč po navijanju zaskoči, je treba vnaprej določiti število obratov žice in izračunati notranji premer filtra, tako da se zapre, ne da bi zdrobil kabel.

Verjetno ste že večkrat opazili, da so na žicah prenosnika, monitorja in druge elektronske opreme nenavadne izbokline v obliki valja. To se naredi z razlogom ali zaradi lepote. Dejstvo je, da je plastični valj poseben feritni filter. Ljudje ga pogosto imenujejo filter za dušenje visokofrekvenčnih motenj ali preprosteje "šumni" filter. Zakaj in za kaj je to potrebno?

Dejstvo je, da katera koli naprava, povezana z električno omrežje, je vir elektromagnetnih valov, ki pa so visokofrekvenčne motnje, ki vplivajo na delovanje drugih naprav v bližini. Dolgi zunanji napajalni in vmesniški kabli delujejo kot neke vrste antene, ki precej močno oddajajo motnje v zunanje okolje, ki jih ustvarja oprema med delovanjem. To lahko močno vpliva na delovanje brezžične povezave WiFi omrežja, radijsko opremo in precizne instrumente. Da se to ne bi zgodilo, mora biti kabel oklopljen. Potem pa bo njegova cena močno narasla! Na pomoč so priskočili feritni obroč in filtri iz tega materiala.

Kako deluje feritni filter?

Ferit je poseben material, sestavljen iz spojine železovega oksida in številnih drugih kovin, ki ne prevaja toka in učinkovito absorbira elektromagnetni valovi. Feritni obroč je odličen magnetni izolator in tako filtrira visokofrekvenčne motnje in elektromagnetni šum. Absorbira elektromagnetne valove, ki prihajajo iz elektronske opreme, preden se ojačajo v kablu, kot v anteni.

Feritni filter je jedro v obliki valja iz tega materiala, ki se namesti na kabel takoj v proizvodnji ali kasneje. Ko ga nameščate sami, mora biti nameščen čim bližje viru motenj. Le to bo preprečilo prenos motenj skozi druge elemente zasnove naprave, kjer jih je veliko težje filtrirati.

Redno računalniški sistemi, ki jih najdete doma ali v pisarni, na koncih žic, ki povezujejo sistemsko enoto z miško, tipkovnico, monitorjem itd. obstajajo majhni cilindri. Pogosto jih lahko opazimo tudi na kablih, ki vodijo od prenosnika ali tiskalnika do napajalnika. Ta element se imenuje feritni filter (ali feritni obroč, feritni valj). Njegov namen je zmanjšati vpliv elektromagnetnih in radiofrekvenčnih motenj na signal, ki se prenaša po kablu.

Feritni filter je preprosto trden kos ferita: kemična spojina železovega oksida z oksidi drugih kovin, ki ima edinstvene magnetne lastnosti in nizko električno prevodnost, zaradi česar feriti med drugimi magnetnimi materiali v visokofrekvenčni tehnologiji nimajo konkurence. . Uporaba feritnega obroča znatno (nekaj sto ali celo tisočkrat) poveča induktivnost žice, kar zagotavlja zatiranje visokofrekvenčnih motenj. Feritni obroč se vgradi na kabel med njegovo izdelavo ali pa se ga, razrezanega na dva dela, namesti na kabel po izdelavi. Ferit je pakiran v plastičnem ohišju - če ga odprete, boste v notranjosti videli kos kovine.

Računalniki so zelo hrupne naprave. Matična plošča v ohišju računalnika niha s frekvenco približno enega kiloherca. Tipkovnica ima ločen procesor, ki prav tako niha pri visokih frekvencah. Vse to vodi do ustvarjanja radijskega šuma okoli sistema. V večini primerov je te zvoke mogoče odpraviti z uporabo kovinskega ohišja, ki deluje kot ščit za elektromagnetna polja.

Drug vir hrupa so žice, ki povezujejo naprave. Delujejo kot dobre, dolge antene, ki zajemajo signale drugih kablov, radijskih in televizijskih oddajnikov, vplivajo pa tudi na delovanje radijskih in TV naprav. Ferit odstrani oddajne signale. Feritni valji transformirajo visoko frekvenco elektromagnetne vibracije na toplem. Zato so nameščeni na koncih večine žic.

Odvisno od vrste kabla in njegove debeline so obroči izdelani iz različne vrste ferit. Na primer, filter, nameščen na večjedrnem kablu (kot je podatkovni kabel, napajalni kabel ali vmesnik: USB, video itd.), ustvari v tem območju sinfazni transformator, ki prepušča protifazne signale (ki prenašajo koristne informacija), odraža (ne prehaja) motnje skupnega načina. V tem primeru se absorpcijski ferit ne sme uporabljati, da bi se izognili motnjam v prenosu podatkov, zaželena pa je uporaba feromaterialov z višjo frekvenco. Če je kabel enožilni, je bolje poiskati filter iz materiala, ki bo razpršil visokofrekvenčne signale, namesto da bi jih odbijal nazaj v kabel.

Debelejši feritni valji pomagajo pri učinkovitejšem boju proti motnjam. Pozorni pa moramo biti na to, da preveliki filtri niso priročni za uporabo in se rezultat njihovega dela v praksi ne bo več razlikoval od nekoliko manjših filtrov. Zato je treba uporabiti filtre optimalnih velikosti: širina luknje v obroču se mora idealno ujemati z debelino žice, širina samega obroča pa mora biti približno enaka širini konektorjev tega kabla.

Ne pozabite, da v boju proti hrupu ne pomagajo samo feritni obroči. Za boljšo prevodnost uporabite debelejše kable! Dolžino žice izberite glede na razdaljo med povezanimi napravami, ne kupujte daljšega kabla. O največja dolžina različne kable, v katerih prenašajo informacije brez izgub, smo rekli