تطبيق الخرز المغناطيسي في تصميم تحويل التيار الكهربائي EMC
1 عنصر قمع الفريت EMI
الفريت عبارة عن مادة مغناطيسية حديدية ذات هيكل شبكي مكعب. تشبه عملية تصنيعه وخصائصه الميكانيكية السيراميك، ولونه رمادي-أسود. غالبًا ما تستخدم مرشحات EMI في فئة النواة المغناطيسية وهي مادة الفريت، وتوفر العديد من الشركات المصنعة مادة الفريت خصيصًا لقمع EMI. تتميز هذه المادة بخسارة كبيرة جدًا في الترددات العالية. بالنسبة للفريت لقمع EMI، فإن أهم معلمات الأداء هي النفاذية μ وكثافة تدفق التشبع Bs. يمكن التعبير عن النفاذية μ كرقم مركب، حيث يشكل الجزء الحقيقي الحث والجزء التخيلي يمثل الخسارة، والتي تزداد مع التردد. وبالتالي، فإن الدائرة المكافئة لها هي دائرة تسلسلية تتكون من مغوٍ L ومقاوم R. كل من L و R هما دالتان للتردد. عندما يتم تمرير سلك عبر قلب الفريت هذا، فإن الممانعة الحثية الناتجة تزداد بشكل رسمي مع التردد
تزداد الممانعة التحريضية بشكل رسمي مع زيادة التردد، لكن الآلية تختلف تمامًا عند الترددات المختلفة.
في نطاق التردد المنخفض، تكون مقاومة محاثة الحث، والتردد المنخفض R صغيرًا جدًا، والنفاذية المغناطيسية للنواة عالية، وبالتالي فإن الحث كبير، ويلعب L دورًا رئيسيًا في ينعكس التداخل الكهرومغناطيسي. وقمعت؛ وهذه المرة، يكون فقدان النواة صغيرًا، والجهاز بأكمله عبارة عن خصائص محاثة منخفضة الخسارة وعالية الجودة، وهي عرضة للرنين، لذلك في نطاق التردد المنخفض، قد تكون هناك أوقات عندما يكون الاستخدام من حبات الفريت بعد تعزيز التدخل لهذه الظاهرة.
في نطاق التردد العالي، تتكون المعاوقة من مكونات مقاومة، ومع ارتفاع التردد، تنخفض النفاذية المغناطيسية للنواة، مما يؤدي إلى انخفاض في محاثة المحرِّض، ويتناقص المكون الحثي، ومع ذلك، هذه المرة، الخسارة من الزيادات الأساسية، يزيد مكون المقاومة، مما يؤدي إلى زيادة في المعاوقة الإجمالية عندما يتم امتصاص الإشارات عالية التردد من خلال الفريت، والتداخل الكهرومغناطيسي وتحويلها إلى شكل تبديد الطاقة الحرارية.
تستخدم مكونات قمع الفريت على نطاق واسع في لوحات الدوائر المطبوعة وخطوط الكهرباء وخطوط البيانات. إذا تمت إضافة عنصر قمع الفريت إلى نهاية مدخل خط الطاقة للوحة الدائرة المطبوعة، فيمكن تصفية التداخل عالي التردد. حلقة أو حبة مغناطيسية من الفريت مخصصة لمنع خطوط الإشارة وخطوط الكهرباء من التداخل عالي التردد والتداخل المتصاعد، كما أن لديها القدرة على امتصاص تداخل نبض التفريغ الكهروستاتيكي.
2 مبدأ وخصائص الخرزة المغناطيسية عندما يتدفق التيار من خلال ثقب مركزها في السلك، فإنه سيكون التدفق الداخلي للخرزة المغناطيسية للقنوات المغناطيسية. عند صياغة الفريت للتحكم في EMI، يجب أن يكون من الممكن تبديد معظم التدفق المغناطيسي كحرارة في المادة. يمكن تمثيل هذه الظاهرة من خلال مجموعة متتالية من مغو ومقاوم. كما هو مبين في الشكل 2
يتناسب الحجم العددي للمكونين بشكل مباشر مع طول الحبة، وطول الحبة له تأثير كبير على القمع، حيث يوفر طول الحبة الأطول قمعًا أفضل. نظرًا لأن طاقة الإشارة مقترنة مغناطيسيًا بالخرز، فإن مفاعلة المحرِّض ومقاومته تزداد مع التردد. تعتمد كفاءة الاقتران المغناطيسي على النفاذية المغناطيسية لمادة الخرزة بالنسبة للهواء. يمكن التعبير عن فقدان مادة الفريت التي تشكل الخرزة عادة ككمية معقدة من خلال نفاذيتها فيما يتعلق بالهواء.
غالبًا ما تتميز المواد المغناطيسية بهذه النسبة إلى زاوية الفقد. مطلوب زاوية خسارة كبيرة لمكونات قمع EMI، مما يعني أنه سيتم تبديد معظم التداخل.
وهذا يعني أن معظم التداخل سوف يتبدد ولن ينعكس. توفر المجموعة الواسعة من مواد الفريت المتوفرة اليوم للمصمم مجموعة واسعة من الخرز لاستخدامها في تطبيقات مختلفة.
