Ferritfilter. Ferritfilter: vad är cylindrarna i ändarna på datorkablarna till för? Snap-on ferritkabelfilter - funktionsprincip
Bildskärmar, skrivare, videokameror och annan datorutrustning, en ferritcylinder i ett plastskal.
Vad är det för?
En ferritcylinder är en skärm som skyddar mot elektromagnetiska störningar och störningar: den förhindrar förvrängning av signalen som överförs via det externa elektromagnetiska fältet och förhindrar även strålning elektromagnetiskt fält(störningar) från kabeln till den yttre miljön.
Vad bygger skyddsprincipen på?
Intern och extern datorutrustning kan fungera som miniatyrantenner då de omvandlar så kallat spännings- och strömbrus till elektromagnetisk strålning. Oskärmade avger brus på grund av common-mode-brus som flödar genom deras kopparledare, det vill säga högfrekvent ström som flyter i samma riktning genom alla ledare. Denna ström skapar ett magnetfält av en viss storlek och riktning.
Ferrit är en ferromagnet som inte leder elektrisk ström (det vill säga att ferrit är en magnetisk isolator skapas inte virvelströmmar i ferriter, och därför ommagnetiseras de mycket snabbt - i takt med frekvensen av det externa elektromagnetiska fältet). (effektiviteten hos deras skyddande egenskaper är baserad på detta).
Ferritringar utan skal finns också inne i blocket.
Hur man ökar den brusreducerande effektiviteten av ferrit
1. Öka längden på den del som täcks av ferritkärnan.
2. Öka ferritkärnans tvärsnitt.
3. Ferritens innerdiameter bör vara så nära som möjligt (helst lika med) ytterdiametern.
4. Om det är tillåtet design egenskaper kabel-ferrit-par kan du göra flera varv (vanligtvis ett eller två) runt ferritkärnan.
För att sammanfatta ovanstående kan vi säga att den bästa ferritkärnan är den längsta och tjockaste som kan placeras på en viss. I detta fall bör ferritens innerdiameter om möjligt sammanfalla med ytterdiametern.
Hur man använder ferrit
Ibland på rea kan du hitta löstagbara ferriter i ett plastskal (krymprör) med två spärrar. Hur använder man dem?
Den öppna ferritcylindern placeras på kabeln, som måste skyddas från elektromagnetiska störningar och störningar, cirka 3 cm från spetsen. En ögla är gjord runt cylinderhöljet. Efter detta snäpper skalet på plats. För tillförlitlighet kan du utrusta den andra änden med en ferritcylinder.
Hejdå störningar, hej oförvrängd signal! ..
Ferritchipfilter är utformade för att undertrycka elektromagnetisk störning i olika komponenter i elektronisk utrustning som använder komponenter med hög densitet, höga driftsfrekvenser, där en hög nivå av brusimmunitet och minskning av EMI-nivåer krävs. Taiwanesiskt företag använder mest modern teknik, producerar ett brett utbud av flerskikts ferritchipfilter med ett utmärkt pris-kvalitetsförhållande.
Ett ferritfilter är en passiv elektrisk komponent som används för att undertrycka högfrekvent brus i elektriska kretsar. Ferritfilterpärlor är utformade i form av en ihålig ferritcylinder, ring eller torus, inuti vilken en strömledare passerar. För att öka induktansen hos ferritfiltret kan en flervarvs toroidlindning användas. Ferritfilter används både på signalledningar för att minska externa störningar och på strömkablar för att minska sin egen RF-störning.
Flerskikts ferritflisfilter
För ytmontering realiseras designen av ferritfilter genom användning av flerskiktsfilmstrukturteknik. För att öka effektiviteten hos filter i små volymer krävs induktans med hög densitet. För detta ändamål används en integrerad lindning gjord på en flerskiktsfilmstruktur.
På varje lager av ett tunt substrat bildas en filmstruktur av en halvvarvslindning. Ett varv av lindningen utförs på två lager. Genom att sintra tiotals eller hundratals lager ansluts sektioner av ledare, vilket resulterar i bildandet av en tredimensionell spole med en ferritstav inuti. Skikten kan placeras både i det horisontella planet (standarddesign) och i det vertikala planet (filter för mikrovågsområdet över 1 GHz). Figur 1 visar skikttopologierna i ferritchipfilterstrukturen.
Strukturen använder mangan-zink och nickel-zink ferritfilmer. Användningen av olika ferritmaterial, storlekar och lagertopologier ger chipfilter olika parametrar.
Figur 2 visar strukturen för ett chipfilter med en horisontell topologi av integrerade lindningsskikt.
Att använda en extra spolstruktur istället för en konventionell monolitisk ferritstav möjliggör högre impedans i ett mindre paket. Faktum är att en viss del av ferritchipfilter är utformade precis som en ferritstav med två elektroder.
Ferritchipfilter för filtrering av elektromagnetiska störningar är tillverkade med flerskiktsteknologi med nickel-zink ferromagnetiska material. Figur 3 visar strukturen och bildningsprocessen för flerskiktiga ferritchipfilter. Spolestrukturen är formad i flera lager av ferritmaterial.
Tekniken för att producera flerskiktsferrit-EMI-filter är exakt densamma som för tillverkning av flerskiktschipinduktorer. Endast i dem används olika typer av material för att bilda ferritskikt. För ferritchipfilter används ett material med hög absorption och för chipinduktorer tvärtom med mindre absorption vid höga frekvenser.
Ferritspånfilter påminner mycket om keramiska kondensatorer till utseendet. Figur 4 visar utseende Chilisin ferrit spånfilter.
Huvudparametrar för Chilisin ferrit chip filter
Huvudparametrarna för val av chipfilter är: driftfrekvensområde, impedans vid en testfrekvens på 100 MHz (i ohm), DC-resistans (i ohm), maximal tillåten ström, tillåten impedansavvikelse från den nominella, formfaktor ( hölje dimensioner), samt driftstemperaturområde.
Den nominella impedansen ges vanligtvis vid en frekvens på 100 MHz. För mikrovågsområdet ges typiska impedansvärden vid en frekvens på 1000 MHz.
Den tillåtna avvikelsen från det nominella värdet anges i relativa enheter. Dimensioner, impedansklassning och impedansspridning ingår i komponentnamnet. För att välja önskat filter är det viktigt att känna till andra parametrar som inte anges i namnet. De finns i den tekniska dokumentationen för komponenten. Detta:
- DC-induktansresistans (i ohm);
- maximal driftström vid vilken ferritinduktormaterialet inte mättas (i mA);
- typ av impedansfrekvenssvar.
Tabell 1 visar möjliga storlekar för Chilisin ferrit chip filter.
Tabell 1. Standardstorlekar för Chilisin ferritflisfilter
| Koda | Storlek (LxBxH), mm | MKB-kod |
| 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 |
Märkström
Detta är den maximala likström som kan flöda genom filterchippet. För ferriter definieras det som en ström vid vilken uppvärmningen av komponenten inte överstiger 20°C. Med högre strömmar som flyter genom komponenten blir ferriten mättad och som ett resultat minskar impedansen med upp till 25 %.
DC motstånd
DC-resistansvärdet för ett chipfilter beror på chipets längd, antalet skikt i ferriten, tjocklek och konfiguration. Resistansen mäts vid rumstemperatur. Chipfilter har ett DC-resistans från flera mOhm till flera ohm, beroende på typ.
Impedansfrekvensegenskaper hos ferritchipfilter
Den ekvivalenta kretsen för ett ferritchipfilter är en induktans och resistans kopplade i serie.
Mängden motstånd beror starkt på frekvensen av den passerande signalen. Ferrit EMI-filter är induktorer med höga magnetiseringsförluster. Denna funktion är den största skillnaden mellan chipfilter och chipinduktorer.
Chipfilter är tillverkade av speciella ferriter med höga magnetiseringsförluster. Denna energi frigörs i form av värme. Värme genereras genom aktivt motstånd, inte genom induktans! Impedansen för ett chipfilter bestäms av två komponenter: aktiv och reaktiv. Formel för att bestämma impedans:
där R är den aktiva komponenten och X är den reaktiva komponenten. Båda komponenterna är frekvensberoende. Dokumentationen för chipinduktansen för varje serie ger frekvensegenskaperna för impedansen och dess komponenter. Figur 5 visar ett typiskt impedansfrekvenssvar för ett ferritchipfilter. X är den reaktiva delen av impedansen, R är den aktiva delen, Z är den totala impedansen.
Som framgår av figuren råder efter 30 MHz det aktiva motståndet över det reaktiva. Under resonansfrekvensen bestäms komponentens impedans i huvudsak av den induktiva komponenten. Inom intervallet 50...100 MHz förändras situationen. Den aktiva komponenten av förluster dominerar med ökande frekvens, och den induktiva komponenten tenderar till noll. Impedansen hos chipfilter ökar med frekvensen, vilket också är typiskt för chipinduktorer. Den huvudsakliga egenskapen för induktiv impedans (Z) är reaktans (X). Å andra sidan, eftersom filtret är baserat på ferritmaterial, som har höga förluster vid höga frekvenser, är huvudkarakteristiken i högfrekvensområdet den resistiva komponenten (R). Jämfört med konventionell induktans har ferritchipfilter bättre EMI-energiabsorptionsförmåga, vilket ger högfrekvent brusdämpande effekt.
Beteckningssystem för Chilisin flerskikts ferritchipfilter
Figur 6 visar beteckningssystemet för Chilisin ferritchipfilter. Detta beteckningssystem är tillämpligt för följande serier av Chilisin-chipferrit-EMI-filter: SB, GB, PB, UPB, NB, HF, VPB.
- namnet på serien bestäms av tekniken, såväl som design och applikationsfunktioner;
- kroppsmått: A, B, C, mm;
- typ av förpackning: T (typ rulle) – i en rulle, B (bulk) – i bulk;
- det nominella impedansvärdet ges vid en testfrekvens på 100 MHz, till exempel 10...1000 Ohm;
- kod för spridningen av tillåtna impedansvärden från den nominella. Den tillåtna avvikelsen från det nominella värdet för olika grupper anges i relativa enheter;
- avvikelsekoder: Y = ±25%; M = ±20%; T = ±30%.
Det bör noteras att för ferrit EMI-filter är det inte så mycket den höga noggrannheten i impedansklassificeringen som är viktig, utan noggrannheten i induktansvärdet för ferritchipinduktorer.
Tabell 2 visar huvudparametrarna för olika serier av ferritflerskiktschipfilter tillverkade av Chilisin.
Tabell 2. Grundparametrar för Chilisin ferrit chip filter
| namn | Storlekskod, mm/tum | Impedans, Ohm | Begränsa driftström, mA |
| För LF-signalkretsar upp till 1 GHz | |||
| NY! | 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 | |
| NY! | 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 | |
| För kraftskenor upp till 1 GHz | |||
| NY! | 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 | |
| NY! | 1005/0402 | 33…600 | 900…3000 |
| NY! | 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 | |
| För filtrering av RF-signalkedjor upp till 1 GHz bandbredd | |||
| 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 | |
| För filtrering av mikrovågssignalkedjor med en bandbredd över 1 GHz | |||
| 1005/0402 | 200…1000 | 250…450 | |
| 1005/0402 | 600…1800 | 200…300 | |
| För filtrering av mikrovågskretsar med en bandbredd över 1 GHz och hög ström | |||
| NY! | 1005/0402 | 120…220 | 700…1500 |
| För filtrering av högströmskretsar med bandbredd upp till 1 GHz | |||
| 1608/0603 | 10…600 | 2000…6000 | |
Typiska impedansfrekvensegenskaper för ferritchipfilter
För att välja ett lämpligt chipfilter är det viktigt att känna till och ta hänsyn till impedansens frekvenssvar. Nedan, för referens, är typiska impedansfrekvenskarakteristika för flera populära serier av chipfilter som används för filtrering i signal- och effektkretsar.
Serie GB
Figur 7 visar typiska frekvensegenskaper för GB-serien.
När frekvensen ökar ökar filterimpedansen. Filtret används i relativt lågfrekventa kretsar med arbetsfrekvenser upp till 1 GHz.
HF-serien
Utformningen av den nya högfrekvensserien av HF-ferritchipfilter med ett arbetsfrekvensband över 1 GHz använder inte ett longitudinellt arrangemang av lager (horisontellt), utan ett tvärgående (vertikalt). Figur 8 visar impedansfrekvenssvaret för chipfiltret i HF100505T-serien.
PBY Series Chip Filter
Figur 9 visar frekvenssvaret för impedansen för PBY-seriens ferritchipfilter, designat för användning i högströmskretsar med driftsströmmar upp till 6 A.
Val och applicering av Chilisin-chipfilter
För att välja den optimala typen av ferritchipfilter bestäms först störningsspektrumet, den erforderliga undertryckningsnivån och intervallet för driftströmmar. Baserat på applikationsförhållandena väljs chipfiltrets impedans och tillåtna DC-resistans. Baserat på de erhållna parametrarna väljs en serie och typ av chipfilter med det erforderliga effektiva brusreduceringsbandet. Strömvärdet och resistansen är särskilt viktiga vid installation av spånfilter i kraftkretsar. Först och främst måste du välja typer som säkerställer att filtret fungerar utan mättnad. DC-resistansvärdet säkerställer det minsta spänningsfallet.
Tabell 3. Karakteristiska impedansvärden för olika kretsar
Typiska applikationer för ferritchipfilter är:
- filtrering av "ringningar" i datalinjer;
- avkoppling av matningsspänning;
- frikoppling av mark.
Filtreringseffekten ökar med:
- med hjälp av shuntkondensatorer anslutna till jord. Valet av kondensatorvärde beror på interferensspektrum och dämpningsfrekvens;
- låg utgångsimpedans för källan.
Chipfilter installeras vanligtvis så nära störningskällan som möjligt för att minska den effektiva längden på antenntråden med högfrekvent brus.
Installation av EMI-filter vid anslutningspunkter för gränssnittskabel
Den största dämpningen av störningar i gränssnittskablar kan uppnås genom att använda ferritchipfilter vid kabelanslutningspunkterna. När du designar ett kort är det mycket viktigt att säkerställa en minimal impedans vid höga frekvenser mellan jordstiftet (GND) på EMI-filtret på tryckt kretskort och en metallkropp.
Filtrering på klocksignalbussar
Högfrekventa klocksignaler är källor till RF-störningar. Klockan och brusfrekvenserna kan ligga nära varandra. Därför är det nödvändigt att använda filter med en hög dämpningskoefficient och branthet av frekvenssvarslutningar - ferritchipfilter för höghastighetssignalöverföringslinjer.
Installation av EMI-filter på signalbussar
Parallella databussar innehåller flera signallinjer som växlar samtidigt. Ändring av signalerna på adress- och databussarna orsakar en betydande ökning av pulsström flyter i marken (GND) och kraftkretsar. Därför är det nödvändigt att begränsa strömmen som flyter genom signalledningarna.
Installation av chipfilter vid LVDS-kabelanslutningspunkterna
Kabelanslutningen mellan den bärbara datorns moderkort och LCD-skärmen ökar nivån av brus som avges av datorn på grund av övertoner av LVDS-signaler och störningar från integrerade kretsar placerad längs signalöverföringslinjen. Eftersom frekvensen för sända LVDS-signaler når hundratals megahertz, rekommenderas det att använda chipfilter i NB-serien för att förhindra distorsion av signalvågformen och undertrycka interferens i common-mode. Vid sändning av differentiella LVDS-signaler upphör de magnetiska flöden som skapas av den strömmande strömmen, vilket resulterar i minskad störning. Närvaron av reflekterade signaler kan emellertid leda till att ojämna strömmar flyter genom par av ledare. I det här fallet fungerar common mode-drossel som transformatorer för att balansera strömmar, vilket i slutändan minskar nivån av elektromagnetisk störning.
Brusreducering i LCD-gränssnitt
Grafikkontrollen är ansluten till LCD-drivrutinerna med flera signallinjer som växlar samtidigt. Dessa omkopplingar gör att en stor pulsström flyter genom kraft- och jordkretsarna. Därför bör strömmen begränsas till signallinjer. Ferritspånfilter i NB-serien är väl lämpade för dessa ändamål. På klocksignallinjer, särskilt de som arbetar med höga hastigheter och vid höga störningsnivåer, används filter i HF- eller HP-serien, som har en hög dämpningskoefficient och brant frekvenssvarslutningar. Störningar orsakade av transienta strömmar förekommer också i kraftkretsar. Därför, för att undertrycka störningar i strömkretsar, installeras ferritchipfilter, såväl som shuntkondensatorer. Tabell 4 visar exempel på typiska tillämpningar av ferritchipfilter i elektronisk utrustning.
Tabell 4. Typiska tillämpningar av Chilisin ferrit chip filter av olika serier
| namn | Kategori applikationer |
Typisk applikationer |
Grundläggande parametrar | |
| Ström, mA | Impedans, kOhm | |||
| Filtrerar störningar i signalkretsar med en bandbredd på upp till 1 GHz | ||||
| S.B. | Allmän tillämpning | Smartphones, hemelektronik, digitalkameror | 50…500 | 0.005…2.7 |
| G.B. | Allmän tillämpning | Smartphones, mobil utrustning | 100…500 | 0.007…2 |
| Filtrera störningar i signalkretsar med en bandbredd på cirka 1 GHz | ||||
| N.B. | Digitala RF-signaler | Videoavkodare, DSP-kretsar, Bluetooth, smartphones, digitalkameror, satellitmottagare, tuners | 50…500 | 0.005…2.7 |
| Filtrera störningar i signalkretsar med en bandbredd större än 1 GHz | ||||
| HF; HP | Mikrovågssignaler över 1 GHz | Mikrovågsmottagare och sändtagare | 50…2000 | 0.12…1.8 |
| Filtrerar brus i kraftkretsar med strömmar upp till 6 A | ||||
| P.B. | Kraftkretsar för allmänna ändamål | DC/DC-omvandlare, videoavkodare, USB/IEEE1394-kretsar, LAN-gränssnitt, grafikkort, digitalkameror | 800…6000 | 0.005…1.5 |
| UPB | Högströmskretsar | DC/DC-omvandlare | 4000…6000 | 0.005…0.33 |
Kompatibilitet och utbytbarhet
Flsom används av Chilisin är helt förenlig med flersom används av ledande tillverkare som TDK, Murata, T-Yuden, Vishay, Sumida, Kemet. Chilisin ferrit spånfilter är helt identiska i sina parametrar med spånfilter från andra tillverkare och kan rekommenderas som alternativ ersättning. Serien av ferritchipfilter som presenteras i tabell 5 är kompletta eller nära analoger till motsvarande chilisinkomponenter.
Tabell 5. Överensstämmelse mellan analoger av Chilisin ferritchipfilter från olika tillverkare
| Storlekskod mm/tum |
Företag | |||
| Chilisin | Murata | TDK | Taiyo Yuden | |
| Serie 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 | – | ||
| Serie GB | ||||
| 1608/0603 | MMZ1608SхххC | – | ||
| 2012/0805 | / | MMZ2012SхххC | ||
| Serie OBS | ||||
| 1005/0402 | ||||
| 1608/0603 | ||||
| 2012/0805 | – | |||
| 1005/0402 | ||||
| 1608/0603 | – | |||
| 0603/0201 | BLM03AX(PG) | MPZ0603SхххC | ||
| 1005/0402 | ||||
En stor variation av medel har dykt upp i vår vardag. datateknik, som arbetar med högfrekventa strömmar. När allt kommer omkring, ju högre frekvens, desto högre hastighet på informationsbearbetningen.
Högfrekventa strömmar medför dock ett antal tekniska begränsningar för anslutningskablar för överföring av sådana signaler. Detta beror främst på biverkningar elektromagnetisk strålning och tips (PEMIN).
Det enklaste sättet att bekämpa PEMIN är att öka induktansen.
Induktans är en indikator på förhållandet mellan mängden ström som passerar genom en krets och det magnetiska flöde som den skapar. Om vi pratar om om raka ledningar, då menar vi med induktans en storhet som kännetecknar magnetfältets energi (här anses strömmen vara ett konstant värde).
Induktansen kan ökas genom att använda en speciell ferritring. Du kan se hur ferritfilter ser ut på kablar på bilden nedan.
Ferritringar– Det här är elektriska kretskomponenter som används som passiva element för att filtrera högfrekventa störningar genom att öka induktansen på ledaren och absorbera störningar över en given tröskel.
Sådana egenskaper hos ett ferritfilter ges av materialet som det är tillverkat av – ferrit.
Ferrit är det allmänna namnet för föreningar baserade på järnoxid och oxider av andra metaller. Ferriter kombinerar egenskaperna hos ferromagneter och halvledare (ibland dielektriska) och används därför som spolkärnor, permanentmagneter, fungerar som absorbatorer av högfrekventa elektromagnetiska vågor, etc.
Snap-on ferritkabelfilter - funktionsprincip
Prestanda för ett ferritfilter beror direkt på egenskaperna hos materialet som det är tillverkat av. På grund av speciella tillsatser av oxider av olika metaller förändras ferritens egenskaper.
Det finns i grunden flera sätt att använda ferritringar:
- På enkärniga (enfasiga) ledningar kan den tvärtom absorbera strålning inom ett visst område och omvandla störningar till värmeenergi. På så sätt kan negativa frekvenser absorberas (avbrytas) av ferritringen.
- På enkelkärniga ledningar, där den fungerar som en slags förstärkare, då den återför en del av det högfrekventa magnetfältet tillbaka in i kabeln, vilket leder till förstärkning av signalen i ett givet område.
- På flerkärniga ledningar fungerar ferriten som en common-mode transformator som skickar obalanserade signaler i kabeln (strömpulser, till exempel i datakablar eller strömkretsar DC) och undertrycker symmetriska signaler (som potentiellt kan orsakas i sådana kablar endast av elektromagnetiska störningar).
Var och hur man väljer ett ferritfilter
Om vi pratar om tillämpningen, så används ferritringar på kraftkablar för att minska störningar som kablarna själva kan skapa, och på signal (överföring av data) dämpar ferriter möjlig extern störning och störning.
Ferritkabelfilter kan vara inbyggda (kabeln säljs redan med ferritring) eller separata (oftast är dessa modeller som knäpper runt ledningen), vilket inte kräver några modifieringar av själva kabeln.
Tråden kan föras in i mitten av ferritfiltret (en envarvsspole erhålls), eller så kan den bilda flera varv runt ringen (toroidlindning). Den senare metoden ökar filtrets effektivitet avsevärt.
För att välja en ferritring för att uppfylla de specificerade kraven måste du känna till egenskaperna hos materialet som den är gjord av och produktens dimensioner.
Som ett exempel visar tabellen nedan de viktigaste egenskaperna hos ferritfilter som erbjuds på marknaden.
| Märkning | RF-35M | RF-50M | RF-70M | RF-90M | RF-110S | RF-110A | RF-130S | RF-130A |
| Impedans, Ohm (för en frekvens på 50 MHz) | 165 | 125 | 95 | 145 | 180 | 180 | 190 | 190 |
| Graf över impedans kontra frekvens, i figur nr. | 4 | 5 | 6 | 7 | 3 | 8 | 3 | 3 |
| Diameter hål, mm | 3.5 | 5 | 7 | 9 | 11 | 11 | 13 | 13 |
| Storlek, mm | 25x12 | 25x13 | 30x16 | 35x20 | 35x20 | 33x23 | 39x30 | 39x30 |
| Vikt, g | 6 | 6.5 | 12 | 22 | 44 | 40 | 50 | 50 |
Frekvens kontra impedans graf
Impedans är det totala interna motståndet hos ett elektriskt kretselement mot växelström (övertons) (signal). Det mäts, som vanligt motstånd, i ohm.
En annan viktig parameter för ferritfilter är deras magnetiska permeabilitet.
Magnetisk permeabilitet är en koefficient som kännetecknar förhållandet mellan magnetisk induktion och magnetfältstyrka i ett ämne.
Baserat på ovanstående, för att indikera de viktigaste egenskaperna hos ferritfilter, använder tillverkare följande markeringar:
3000HH D * d * h, där:
- 3000 är en indikator på den initiala magnetiska permeabiliteten för ferrit,
- HH är en grad av ferrit (oftast är dessa HH - ferriter för allmänna ändamål, eller HM - för svaga magnetfält),
- D – största (extern) diameter,
- d – mindre (inre) diameter,
- h är toroidens höjd.
Här är typiska exempel på användningen av ferriter:
- Grade 100NN kan användas för kablar med frekvenser upp till 30 MHz,
- 400NN - med frekvenser som inte är högre än 3,5 MHz,
- 600NN - med frekvenser upp till 1,5 MHz
- 1000NN - upp till 400 kHz.
Det vill säga att till exempel antennferritfiltret ska vara av märket HH.
Men det är bäst att välja ett ferritfilter för en USB-kabel med märket HM (för kablar med svagt magnetfält).
Förhållandet mellan varumärken och frekvenser är som följer:
- 1000NM - används med kablar som arbetar med en frekvens på högst 1 MHz,
- 1500NM - inte mer än 600 kHz,
- 2000NM och 3000NM - inte mer än 450 kHz.
I de flesta fall räcker det att välja rätt ferritfilter och fästa det på kabeln närmare anslutningspunkten till enheten.
Schema för lindning varv runt en ferritring Men i vissa fall, för att öka impedansen, kan man göra kabeln flera varv runt ferritringen och då kommer impedansen att öka som en multipel av kvadraten på antalet varv. Det vill säga från två varv är det 4 gånger, och från 3 varv är det redan 9 gånger.
I praktiken är förstås den faktiska ökningen något mindre än den teoretiska.
För att ferritringen ska snäppa på plats efter lindning är det nödvändigt att i förväg bestämma antalet varv på tråden och beräkna filtrets inre diameter så att det stängs utan att krossa kabeln.
Du har säkert märkt mer än en gång att på ledningarna från en bärbar dator, bildskärm och annan elektronisk utrustning finns konstiga utbuktningar i form av en cylinder. Detta görs av en anledning eller för skönhet. Faktum är att plastcylindern är ett speciellt ferritfilter. Människor kallar det ofta ett filter för att undertrycka högfrekventa störningar, eller enklare, ett "brus"-filter. Varför och vad behövs det till?
Faktum är att alla enheter som är anslutna till elektriska nätverk, är en källa till elektromagnetiska vågor, som i sin tur är högfrekventa störningar som påverkar driften av andra enheter i närheten. Långa externa ström- och gränssnittskablar fungerar som en slags antenner, som ganska kraftigt avger störningar i den yttre miljön som skapas av utrustningen under drift. Detta kan i hög grad påverka prestandan för trådlöst WiFi-nätverk, radioutrustning och precisionsinstrument För att förhindra detta måste kabeln vara skärmad. Men då kommer dess pris att stiga avsevärt! En ferritring och filter gjorda av detta material kom till undsättning.
Hur fungerar ett ferritfilter?
Ferrit är ett speciellt material som består av en förening av järnoxid och ett antal andra metaller som inte leder ström och effektivt absorberar elektromagnetiska vågor. Ferritringen är en utmärkt magnetisk isolator och filtrerar därmed bort högfrekventa störningar och elektromagnetiskt brus. Den absorberar de elektromagnetiska vågorna som kommer ut från elektronisk utrustning innan de förstärks i kabeln, som i en antenn.
Ett ferritfilter är en cylinderformad kärna gjord av detta material, som sätts på kabeln antingen direkt i produktion eller senare. När du installerar den själv måste den placeras så nära störningskällan som möjligt. Endast detta kommer att förhindra överföring av störningar genom andra delar av enhetens design, där det är mycket svårare att filtrera bort det.
På vanligt datorsystem, som du kan hitta hemma eller på kontoret, i ändarna av kablarna som ansluter systemenhet med mus, tangentbord, bildskärm osv. det finns små cylindrar. De kan också ofta ses på kablar som leder från en bärbar dator eller skrivare till strömförsörjningen. Detta element kallas ett ferritfilter (eller ferritring, ferritcylinder). Dess syfte är att minska effekten av elektromagnetiska och radiofrekventa störningar på signalen som överförs genom kabeln.
Ett ferritfilter är helt enkelt en fast bit ferrit: en kemisk förening av järnoxid med oxider från andra metaller, som har unika magnetiska egenskaper och låg elektrisk ledningsförmåga, på grund av vilken ferriter inte har några konkurrenter bland andra magnetiska material inom högfrekvensteknologi . Användningen av en ferritring avsevärt (flera hundra eller till och med tusen gånger) ökar trådens induktans, vilket säkerställer undertryckande av högfrekvent interferens. Ferritringen installeras på kabeln under tillverkningen eller, skärs i två delar, kan sättas på kabeln efter tillverkningen. Ferriten är förpackad i ett plastfodral - skär du upp det ser du en metallbit inuti.
Datorer är mycket bullriga enheter. Moderkort i ett datorhölje oscillerar med en frekvens på cirka en kilohertz. Tangentbordet har en separat processor, som även svänger vid höga frekvenser. Allt detta leder till generering av radiobrus runt systemet. I de flesta fall kan dessa ljud elimineras genom att använda ett metallhölje som fungerar som en skärm för elektromagnetiska fält.
En annan bullerkälla är kablarna som ansluter enheter. De fungerar som bra, långa antenner som tar upp signaler från andra kablar, radio- och tv-sändare och påverkar även radio- och tv-apparaters funktion. Ferrit eliminerar sändningssignaler. Ferritcylindrar transformerar högfrekvens elektromagnetiska vibrationer i värmen. Det är därför de är installerade i ändarna av de flesta ledningar.
Beroende på typ av kabel och dess tjocklek, ringar gjorda av olika typer ferrit. Till exempel, ett filter installerat på en flerkärnig kabel (såsom en datasladd, strömkabel eller gränssnitt: USB, video, etc.) skapar en fastransformator i detta område, som skickar motfassignaler (som är användbara information), reflekterar (överlåter inte) common mode-störningar. I detta fall bör inte absorberande ferrit användas för att undvika störningar i dataöverföringen, och användningen av ferromaterial med högre frekvens är önskvärt. Om kabeln är enkelkärnig är det att föredra att leta efter ett filter tillverkat av material som sprider högfrekventa signaler istället för att reflektera dem tillbaka in i kabeln.
Tjockare ferritcylindrar hjälper till att bekämpa störningar mer effektivt. Men vi måste vara uppmärksamma på att filter som är för stora inte är bekväma att använda och resultatet av deras arbete kommer inte längre att skilja sig i praktiken från lite mindre filter. Därför bör filter av optimala storlekar användas: bredden på hålet i ringen bör helst matcha tjockleken på tråden, och själva ringens bredd bör vara ungefär lika med bredden på kontakterna på denna kabel.
Glöm inte att inte bara ferritringar hjälper till att bekämpa buller. För bättre ledningsförmåga, använd tjockare kablar! Välj längden på tråden baserat på avståndet mellan de anslutna enheterna, köp inte en längre kabel. HANDLA OM maximal längd olika kablar, där de överför information utan förlust, sa vi
