تطبيق الخرز المغناطيسي في تصميم EMC لتحويل إمدادات الطاقة
1 مكون منع التداخل الكهرومغناطيسي من الفريت
الفريت عبارة عن مادة مغناطيسية ذات هيكل شبكي مكعب. تشبه عملية تصنيعه وخصائصه الميكانيكية السيراميك، ولونه رمادي-أسود. أحد أنواع النواة المغناطيسية المستخدمة غالبًا في مرشحات التداخل الكهرومغناطيسي هو مادة الفريت. توفر العديد من الشركات المصنعة مواد الفريت المستخدمة خصيصًا لقمع التداخل الكهرومغناطيسي. تتميز هذه المادة بخسائر عالية جدًا عند الترددات العالية. بالنسبة للفريت المستخدم لقمع التداخل الكهرومغناطيسي، فإن أهم معلمات الأداء هي النفاذية المغناطيسية μ وكثافة التدفق المغناطيسي التشبع Bs. يمكن التعبير عن النفاذية المغناطيسية μ كرقم مركب، الجزء الحقيقي يشكل الحث، والجزء التخيلي يمثل الخسارة، والتي تزداد مع زيادة التردد. لذلك، فإن الدائرة المكافئة لها هي دائرة تسلسلية تتكون من ملف الحث L والمقاوم R. كل من L وR هما دالتان للتردد. عندما يمر سلك عبر قلب الفريت هذا، فإن المعاوقة الحثية المتكونة تزداد شكلاً مع زيادة التردد، لكن آليتها تختلف تمامًا عند الترددات المختلفة.
في نطاق التردد المنخفض، تتكون المعاوقة من المفاعلة التحريضية للمحرِّض. عند التردد المنخفض، يكون R صغيرًا جدًا وتكون النفاذية المغناطيسية للنواة المغناطيسية عالية، وبالتالي فإن الحث كبير. L يلعب دورا رئيسيا. ينعكس التداخل الكهرومغناطيسي ويتم قمعه؛ وفي هذا الوقت، يكون فقدان النواة المغناطيسي صغيرًا، والجهاز بأكمله عبارة عن مغو ذو خسارة منخفضة وخصائص Q عالية. هذا المحث من السهل أن يسبب الرنين. ولذلك، في نطاق التردد المنخفض، قد يتم تعزيز التداخل في بعض الأحيان بعد استخدام حبات الفريت.
في نطاق التردد العالي، تتكون المعاوقة من مكونات المقاومة. مع زيادة التردد، تقل النفاذية المغناطيسية للقلب المغناطيسي، مما يؤدي إلى انخفاض محاثة المحرِّض وتقليل مكون المفاعلة الحثية. ومع ذلك، في هذا الوقت، يزداد فقدان النواة المغناطيسية ويزداد مكون المقاومة. ، مما تسبب في زيادة المعاوقة الإجمالية. عندما تمر إشارات عالية التردد عبر الفريت، يتم امتصاص التداخل الكهرومغناطيسي وتحويله إلى طاقة حرارية ويتبدد.
تستخدم مكونات قمع الفريت على نطاق واسع في لوحات الدوائر المطبوعة وخطوط الكهرباء وخطوط البيانات. إذا تمت إضافة مكون قمع الفريت إلى نهاية مدخل خط الطاقة للوحة الدائرة المطبوعة، فيمكن تصفية التداخل عالي التردد. تُستخدم الحلقات المغناطيسية من الفريت أو الخرز المغناطيسي خصيصًا لقمع التداخل عالي التردد والتداخل المتصاعد على خطوط الإشارة وخطوط الكهرباء. كما أن لديها القدرة على امتصاص تداخل نبض التفريغ الكهروستاتيكي.
2 مبادئ وخصائص الخرز المغناطيسي عندما يتدفق التيار عبر السلك الموجود في الثقب المركزي، سيتم إنشاء مسار مغناطيسي متداول داخل الخرز المغناطيسي. يجب صياغة الفرّيتات المستخدمة للتحكم في EMI لتبديد معظم التدفق المغناطيسي كحرارة في المادة. يمكن محاكاة هذه الظاهرة من خلال مجموعة متتالية من مغو ومقاوم. كما هو موضح في الصورة 2
تتناسب القيم العددية للمكونين مع طول الخرز المغناطيسي، وطول الخرز المغناطيسي له تأثير كبير على تأثير القمع. كلما زاد طول الخرز المغناطيسي، كان تأثير القمع أفضل. نظرًا لأن طاقة الإشارة مقترنة مغناطيسيًا بالخرزات المغناطيسية، فإن مفاعلة ومقاومة المحرِّض تزداد مع زيادة التردد. تعتمد كفاءة الاقتران المغناطيسي على النفاذية المغناطيسية لمادة الخرزة بالنسبة للهواء. عادة يمكن التعبير عن فقدان مادة الفريت التي تشكل الخرز المغناطيسي ككمية معقدة من خلال نفاذيتها المغناطيسية بالنسبة للهواء.
غالبًا ما تستخدم المواد المغناطيسية هذه النسبة لوصف زاوية الفقد. تتطلب المكونات المستخدمة لقمع EMI زاوية خسارة كبيرة، مما يعني أن معظم التداخل سوف يتبدد دون أن ينعكس. توفر مجموعة متنوعة من مواد الفريت المتوفرة حاليًا للمصممين مجموعة واسعة من الخيارات لاستخدام الخرز المغناطيسي في مواقف مختلفة.
