ახალი ამბები

ჩვეულებრივი სიტუაცია: დიზაინერმა ინჟინერმა ჩასვა ფერიტის მარცვლები წრედში, რომელსაც აქვს EMC პრობლემები, მხოლოდ იმისთვის, რომ აღმოაჩინოს, რომ მარცვალი რეალურად აუარესებს არასასურველ ხმაურს. როგორ შეიძლება იყოს ეს? ნუთუ ფერიტის მძივები არ უნდა აღმოფხვრას ხმაურის ენერგია პრობლემის გაუარესების გარეშე?
ამ კითხვაზე პასუხი საკმაოდ მარტივია, მაგრამ ის შეიძლება არ იყოს ფართოდ გასაგები, გარდა მათთვის, ვინც დროის უმეტეს ნაწილს ხარჯავს EMI პრობლემების გადაჭრაზე. მარტივად რომ ვთქვათ, ფერიტის მარცვლები არ არის ფერიტის მძივები, არა ფერიტის მძივები და ა.შ. ფერიტის მარცვლების უმეტესობა გთავაზობთ ცხრილი, რომელშიც ჩამოთვლილია მათი ნაწილის ნომერი, წინაღობა გარკვეულ სიხშირეზე (ჩვეულებრივ 100 MHz), DC წინააღმდეგობა (DCR), მაქსიმალური ნომინალური დენი და ზოგიერთი განზომილება ინფორმაცია (იხ. ცხრილი 1). ყველაფერი თითქმის სტანდარტულია. რაც არ არის ნაჩვენები მონაცემებში ფურცელი არის მატერიალური ინფორმაცია და შესაბამისი სიხშირის შესრულების მახასიათებლები.
ფერიტის მარცვლები არის პასიური მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია ამოიღოს ხმაურის ენერგია წრედიდან სითბოს სახით. მაგნიტური მარცვლები წარმოქმნის წინაღობას ფართო სიხშირის დიაპაზონში, რითაც გამორიცხავს ხმაურის მთელ ან ნაწილს ამ სიხშირის დიაპაზონში. DC ძაბვის გამოყენებისთვის ( როგორიცაა IC-ის Vcc ხაზი), სასურველია გქონდეთ DC წინააღმდეგობის დაბალი მნიშვნელობა, რათა თავიდან იქნას აცილებული დიდი სიმძლავრის დანაკარგები საჭირო სიგნალში და/ან ძაბვის ან დენის წყაროში (I2 x DCR დანაკარგი). თუმცა, სასურველია ჰქონდეს მაღალი წინაღობა გარკვეულ განსაზღვრულ სიხშირის დიაპაზონში. ამიტომ, წინაღობა დაკავშირებულია გამოყენებულ მასალასთან (გამტარობა), ფერიტის მარცვლების ზომასთან, გრაგნილების რაოდენობასთან და გრაგნილის სტრუქტურასთან. ცხადია, მოცემული კორპუსის ზომა და გამოყენებული კონკრეტული მასალა. , რაც მეტი გრაგნილი, მით უფრო მაღალია წინაღობა, მაგრამ რადგან შიდა კოჭის ფიზიკური სიგრძე უფრო გრძელია, ეს ასევე წარმოქმნის უფრო მაღალ DC წინააღმდეგობას. ამ კომპონენტის ნომინალური დენი უკუპროპორციულია მისი DC წინააღმდეგობის.
ფერიტის მარცვლების გამოყენების ერთ-ერთი ძირითადი ასპექტი EMI პროგრამებში არის ის, რომ კომპონენტი უნდა იყოს წინააღმდეგობის ფაზაში. რას ნიშნავს ეს? მარტივად რომ ვთქვათ, ეს ნიშნავს, რომ "R" (AC წინააღმდეგობა) უნდა იყოს "XL" (ინდუქციური) მეტი. რეაქტიულობა). სიხშირეებზე, სადაც XL> R (დაბალი სიხშირე), კომპონენტი უფრო ჰგავს ინდუქტორს, ვიდრე რეზისტორს. R> XL სიხშირეზე, ნაწილი იქცევა როგორც რეზისტორი, რაც ფერიტის მარცვლების აუცილებელი მახასიათებელია. სიხშირეს, რომლის დროსაც "R" ხდება "XL"-ზე დიდი, ეწოდება "კროსოვერის" სიხშირე. ეს ნაჩვენებია სურათზე 1, სადაც გადაკვეთის სიხშირე არის 30 MHz ამ მაგალითში და აღინიშნება წითელი ისრით.
ამის დანახვის კიდევ ერთი გზა არის ის, თუ რას ასრულებს კომპონენტი რეალურად მისი ინდუქციური და წინააღმდეგობის ფაზების დროს. ისევე როგორც სხვა აპლიკაციებში, სადაც ინდუქტორის წინაღობა არ შეესაბამება, შემომავალი სიგნალის ნაწილი აისახება წყაროზე. უზრუნველყოფს გარკვეულ დაცვას ფერიტის მძივის მეორე მხარეს მდებარე მგრძნობიარე აღჭურვილობისთვის, მაგრამ ის ასევე შემოაქვს "L" წრეში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს რეზონანსი და რხევა (ზარი). ამიტომ, როდესაც მაგნიტური მარცვლები ჯერ კიდევ ინდუქციური ხასიათისაა, ნაწილი ხმაურის ენერგიის ასახვა და ხმაურის ენერგიის ნაწილი გაივლის, რაც დამოკიდებულია ინდუქციურობის და წინაღობის მნიშვნელობებზე.
როდესაც ფერიტის მარცვალი რეზისტენტულ ფაზაშია, კომპონენტი იქცევა რეზისტორივით, ამიტომ ის ბლოკავს ხმაურის ენერგიას და შთანთქავს ამ ენერგიას წრედიდან და შთანთქავს მას სითბოს სახით. მიუხედავად იმისა, რომ აგებულია ისევე, როგორც ზოგიერთი ინდუქტორი, გამოყენებით იგივე პროცესი, საწარმოო ხაზი და ტექნოლოგია, მანქანა-დანადგარები და ზოგიერთი იგივე კომპონენტის მასალა, ფერიტის მარცვლები იყენებენ დაკარგულ ფერიტულ მასალებს, ხოლო ინდუქტორები იყენებენ რკინის დაბალი დანაკარგის ჟანგბადის მასალას.
ფიგურა გვიჩვენებს [μ''], რომელიც ასახავს დაკარგულ ფერიტის მძივის მასალის ქცევას.
ის ფაქტი, რომ წინაღობა მოცემულია 100 MHz სიხშირეზე, ასევე შერჩევის პრობლემის ნაწილია. EMI-ს ბევრ შემთხვევაში, ამ სიხშირეზე წინაღობა შეუსაბამო და შეცდომაში შემყვანია. ამ "წერტილის" მნიშვნელობა არ მიუთითებს, იზრდება თუ არა წინაღობა, მცირდება თუ არა. , ხდება ბრტყელი და წინაღობა აღწევს პიკს ამ სიხშირეზე, და არის თუ არა მასალა ჯერ კიდევ ინდუქციურ ფაზაში ან გარდაიქმნება წინააღმდეგობის ფაზაში. სინამდვილეში, ფერიტის მარცვლების მრავალი მომწოდებელი იყენებს მრავალ მასალას ერთი და იგივე ფერიტის მარცვლისთვის, ან ყოველ შემთხვევაში, როგორც ეს ნაჩვენებია მონაცემთა ფურცელში.იხილეთ სურათი 3. ამ ფიგურაში ყველა 5 მრუდი არის სხვადასხვა 120 Ohm ფერიტის მძივებისთვის.
შემდეგ, რაც მომხმარებელმა უნდა მიიღოს, არის წინაღობის მრუდი, რომელიც გვიჩვენებს ფერიტის მძივის სიხშირის მახასიათებლებს. ტიპიური წინაღობის მრუდის მაგალითი ნაჩვენებია სურათზე 4.
სურათი 4 გვიჩვენებს ძალიან მნიშვნელოვან ფაქტს. ეს ნაწილი მითითებულია, როგორც 50 Ohm ფერიტის მარცვალი 100 MHz სიხშირით, მაგრამ მისი გადაკვეთის სიხშირე არის დაახლოებით 500 MHz და აღწევს 300 Ohm-ზე მეტს 1-დან 2.5 GHz-მდე. ისევ უბრალოდ მონაცემთა ფურცლის დათვალიერება მომხმარებელს არ აცნობებს ამის შესახებ და შეიძლება შეცდომაში შეიყვანოს.
როგორც ნახატზეა ნაჩვენები, მასალების თვისებები განსხვავდება. ფერიტის მრავალი ვარიანტია გამოყენებული ფერიტის მარცვლების დასამზადებლად. ზოგიერთი მასალაა მაღალი დანაკარგი, ფართოზოლოვანი, მაღალი სიხშირე, დაბალი ჩასმა დანაკარგი და ა.შ. ნახაზი 5 გვიჩვენებს ზოგად დაჯგუფებას გამოყენების სიხშირე და წინაღობა.
კიდევ ერთი გავრცელებული პრობლემა ის არის, რომ მიკროსქემის დაფის დიზაინერები ხანდახან შემოიფარგლებიან ფერიტის მარცვლების შერჩევით მათ დამტკიცებულ კომპონენტთა მონაცემთა ბაზაში. თუ კომპანიას აქვს მხოლოდ რამდენიმე ფერიტის მძივი, რომლებიც დამტკიცებულია სხვა პროდუქტებში გამოსაყენებლად და ხშირ შემთხვევაში დამაკმაყოფილებლად ითვლება, არ არის საჭირო სხვა მასალების და ნაწილების ნომრების შეფასება და დამტკიცება. ახლო წარსულში, ამან არაერთხელ გამოიწვია ზემოთ აღწერილი ორიგინალური EMI ხმაურის პრობლემის დამამძიმებელი ეფექტი. ადრე ეფექტური მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას შემდეგ პროექტზე, ან შეიძლება არ იყოს ეფექტური. თქვენ არ შეგიძლიათ უბრალოდ დაიცვას წინა პროექტის EMI გადაწყვეტა, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც იცვლება საჭირო სიგნალის სიხშირე ან იცვლება პოტენციური რადიაციული კომპონენტების სიხშირე, როგორიცაა საათის აღჭურვილობა.
თუ გადავხედავთ წინაღობის ორ მრუდს სურათზე 6, შეგიძლიათ შეადაროთ ორი მსგავსი დანიშნულ ნაწილის მატერიალური ეფექტი.
ამ ორი კომპონენტისთვის წინაღობა 100 MHz-ზე არის 120 ohms. მარცხენა ნაწილისთვის, "B" მასალის გამოყენებით, მაქსიმალური წინაღობა არის დაახლოებით 150 ohms და ის რეალიზებულია 400 MHz-ზე. ნაწილისთვის მარჯვნივ. "D" მასალის გამოყენებით, მაქსიმალური წინაღობა არის 700 ohms, რაც მიიღწევა დაახლოებით 700 MHz-ზე. მაგრამ ყველაზე დიდი განსხვავება არის გადაკვეთის სიხშირე. ულტრა მაღალი დანაკარგი "B" მასალა გადადის 6 MHz-ზე (R> XL) , ხოლო ძალიან მაღალი სიხშირის "D" მასალა რჩება ინდუქციური დაახლოებით 400 MHz-ზე. რომელი ნაწილია სწორი გამოსაყენებლად? ეს დამოკიდებულია თითოეულ ინდივიდუალურ აპლიკაციაზე.
სურათი 7 გვიჩვენებს ყველა საერთო პრობლემას, რომელიც წარმოიქმნება, როდესაც არასწორი ფერიტის მარცვლები შეირჩევა EMI-ს ჩასახშობად. გაუფილტრავი სიგნალი გვიჩვენებს 474,5 მვ დაქვეითებას 3,5 ვ, 1 აშშ პულსზე.
მაღალი დანაკარგის ტიპის მასალის გამოყენების შედეგად (ცენტრალური ნაკვეთი), გაზომვის დაქვეითება იზრდება ნაწილის უფრო მაღალი გადაკვეთის სიხშირის გამო. სიგნალის დაქვეითება გაიზარდა 474,5 მვ-დან 749,8 მვვ-მდე. Super High Loss მასალას აქვს დაბალი კროსვორდის სიხშირე და კარგი შესრულება. ეს იქნება სწორი მასალა ამ აპლიკაციაში გამოსაყენებლად (სურათი მარჯვნივ). ამ ნაწილის გამოყენებით დაქვეითება მცირდება 156.3 მვ-მდე.
მძივებში პირდაპირი დენი იზრდება, ბირთვის მასალა იწყებს გაჯერებას. ინდუქტორებისთვის ამას ეწოდება გაჯერების დენი და მითითებულია ინდუქციურობის მნიშვნელობის პროცენტული ვარდნის სახით. ფერიტის მარცვლებისთვის, როდესაც ნაწილი წინააღმდეგობის ფაზაშია, გაჯერების ეფექტი აისახება წინაღობის მნიშვნელობის შემცირებაში სიხშირით. წინაღობის ეს ვარდნა ამცირებს ფერიტის მარცვლების ეფექტურობას და მათ უნარს აღმოფხვრას EMI (AC) ხმაური. ​​სურათი 8 გვიჩვენებს ტიპიური DC მიკერძოების მრუდების ერთობლიობას ფერიტის მძივებისთვის.
ამ ფიგურაში, ფერიტის მარცვალი შეფასებულია 100 ohms-ზე 100 MHz-ზე. ეს არის ტიპიური გაზომილი წინაღობა, როდესაც ნაწილს არ აქვს DC დენი. თუმცა, ჩანს, რომ ერთხელ DC დენი გამოიყენება (მაგალითად, IC VCC-სთვის შეყვანა), ეფექტური წინაღობა მკვეთრად ეცემა. ზემოაღნიშნულ მრუდში, 1.0 A დენისთვის ეფექტური წინაღობა იცვლება 100 ohms-დან 20 ohms-მდე. 100 MHz. შესაძლოა არც ისე კრიტიკული, მაგრამ რასაც დიზაინერმა ინჟინერმა ყურადღება უნდა მიაქციოს. ანალოგიურად, მხოლოდ ელექტრული მახასიათებლების მონაცემების გამოყენებით. მომწოდებლის მონაცემთა ფურცელში მოცემული კომპონენტის შესახებ, მომხმარებელმა არ იცის ეს DC მიკერძოების ფენომენი.
მაღალი სიხშირის RF ინდუქტორების მსგავსად, ფერიტის მძივში შიდა ხვეულის დახვევის მიმართულება დიდ გავლენას ახდენს მძივის სიხშირის მახასიათებლებზე. დახვევის მიმართულება არა მხოლოდ გავლენას ახდენს წინაღობისა და სიხშირის დონეს შორის ურთიერთობაზე, არამედ ცვლის სიხშირის პასუხს. სურათზე 9, ორი 1000 Ohm ფერიტის მარცვლები ნაჩვენებია იგივე ზომით და იგივე მასალით, მაგრამ ორი განსხვავებული გრაგნილი კონფიგურაციით.
მარცხენა ნაწილის ხვეულები დახვეულია ვერტიკალურ სიბრტყეზე და დაწყობილი ჰორიზონტალური მიმართულებით, რაც წარმოქმნის უფრო მაღალ წინაღობას და უფრო მაღალი სიხშირის რეაქციას, ვიდრე მარჯვენა მხარეს მდებარე ნაწილი, რომელიც დახვეულია ჰორიზონტალურ სიბრტყეში და დაწყობილია ვერტიკალურ მიმართულებით. ეს ნაწილობრივ განპირობებულია ქვედა ტევადობის რეაქტიულობასთან (XC), რომელიც დაკავშირებულია შემცირებულ პარაზიტულ ტევადობასთან ბოლო ტერმინალსა და შიდა ხვეულს შორის. ქვედა XC წარმოქმნის უფრო მაღალ თვითრეზონანსულ სიხშირეს და შემდეგ საშუალებას მისცემს ფერიტის მარცვლების წინაღობას გაზარდოს მანამ აღწევს უფრო მაღალ თვითრეზონანსულ სიხშირეს, რომელიც აღემატება ფერიტის მარცვლების სტანდარტულ სტრუქტურას. წინაღობის მნიშვნელობა. ზემოაღნიშნული ორი 1000 Ohm ფერიტის მძივის მრუდები ნაჩვენებია სურათზე 10.
ფერიტის მარცვლების სწორი და არასწორი შერჩევის ეფექტის შემდგომი საჩვენებლად, ჩვენ გამოვიყენეთ მარტივი სატესტო წრე და ტესტის დაფა ზემოთ განხილული შინაარსის უმეტესი ნაწილის დემონსტრირებისთვის. სურათზე 11, ტესტის დაფა გვიჩვენებს სამი ფერიტის მარცვლების პოზიციებს და ტესტის წერტილებს მონიშნული. "A", "B" და "C", რომლებიც განლაგებულია გადამცემის გამომავალი მოწყობილობიდან (TX) მანძილზე.
სიგნალის მთლიანობა იზომება ფერიტის მარცვლების გამომავალ მხარეს სამივე პოზიციიდან და მეორდება ორი ფერიტის მარცვლებით, რომლებიც დამზადებულია სხვადასხვა მასალისგან. პირველი მასალა, დაბალი სიხშირის დანაკარგი "S" მასალა, ტესტირება მოხდა წერტილებში. "A", "B" და "C". შემდეგ გამოყენებული იქნა უფრო მაღალი სიხშირის "D" მასალა. წერტილი-წერტილი შედეგები ამ ორი ფერიტის მარცვლების გამოყენებით ნაჩვენებია სურათზე 12.
გაუფილტრავი სიგნალი "გავლით" ნაჩვენებია შუა რიგში, რომელიც აჩვენებს გარკვეულ გადაჭარბებას და დაქვეითებას, შესაბამისად, ამომავალ და დავარდნილ კიდეებზე. ჩანს, რომ სწორი მასალის გამოყენებით ზემოაღნიშნული ტესტის პირობებისთვის, ქვედა სიხშირის დაკარგვის მასალა აჩვენებს კარგ გადაჭარბებას. და დაქვეითებული სიგნალის გაუმჯობესება ამომავალ და დავარდნილ კიდეებზე. ეს შედეგები ნაჩვენებია სურათი 12-ის ზედა სტრიქონში. მაღალი სიხშირის მასალების გამოყენების შედეგმა შეიძლება გამოიწვიოს ზარი, რომელიც აძლიერებს თითოეულ დონეს და ზრდის არასტაბილურობის პერიოდს. ტესტის ეს შედეგები არის ნაჩვენებია ქვედა რიგში.
როდესაც ვუყურებთ EMI-ის გაუმჯობესებას სიხშირით რეკომენდებულ ზედა ნაწილში (სურათი 12) ჰორიზონტალურ სკანირებაში, რომელიც ნაჩვენებია სურათზე 13, ჩანს, რომ ყველა სიხშირეზე, ეს ნაწილი მნიშვნელოვნად ამცირებს EMI მწვერვალებს და ამცირებს საერთო ხმაურის დონეს 30-ზე. დაახლოებით 350 MHz დიაპაზონში, მისაღები დონე გაცილებით დაბალია წითელი ხაზით ხაზგასმული EMI ლიმიტის ქვემოთ. ეს არის ზოგადი მარეგულირებელი სტანდარტი B კლასის აღჭურვილობისთვის (FCC ნაწილი 15 შეერთებულ შტატებში). ფერიტის მარცვლებში გამოყენებული "S" მასალა სპეციალურად გამოიყენება ამ ქვედა სიხშირეებისთვის. ჩანს, რომ როდესაც სიხშირე გადააჭარბებს 350 MHz-ს, "S" მასალას აქვს შეზღუდული გავლენა ორიგინალური, გაუფილტრავი EMI ხმაურის დონეზე, მაგრამ ის ამცირებს 750 MHz-ზე ძირითად მწვერვალს დაახლოებით 6 dB-ით. თუ EMI ხმაურის პრობლემის ძირითადი ნაწილი 350 MHz-ზე მაღალია, თქვენ უნდა განვიხილოთ უფრო მაღალი სიხშირის ფერიტის მასალების გამოყენება, რომელთა მაქსიმალური წინაღობა უფრო მაღალია სპექტრში.
რა თქმა უნდა, ყველა ზარის (როგორც ნაჩვენებია სურათი 12-ის ქვედა მრუდზე) შეიძლება თავიდან იქნას აცილებული ფაქტობრივი შესრულების ტესტირებისა და/ან სიმულაციური პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით, მაგრამ იმედი გვაქვს, რომ ეს სტატია საშუალებას მისცემს მკითხველს გვერდის ავლით ბევრი გავრცელებული შეცდომა და შეამციროს საჭიროება. აირჩიეთ ფერიტის მარცვლების სწორი დრო და მიაწოდეთ უფრო „განათლებული“ საწყისი წერტილი, როდესაც ფერიტის მარცვლები საჭიროა EMI პრობლემების გადაჭრაში.
და ბოლოს, უმჯობესია დაამტკიცოთ ფერიტის მარცვლების სერია ან სერია, და არა მხოლოდ ერთი ნაწილის ნომერი, მეტი არჩევანისა და დიზაინის მოქნილობისთვის. უნდა აღინიშნოს, რომ სხვადასხვა მომწოდებლები იყენებენ სხვადასხვა მასალებს და თითოეული მიმწოდებლის სიხშირე უნდა გადაიხედოს. , განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც რამდენიმე შესყიდვა კეთდება ერთი და იმავე პროექტისთვის. ამის გაკეთება ცოტა ადვილია პირველად, მაგრამ როგორც კი ნაწილები შეიყვანება კომპონენტის მონაცემთა ბაზაში კონტროლის ნომრის ქვეშ, ისინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნებისმიერ ადგილას. მთავარია, რომ ნაწილების სიხშირის შესრულება სხვადასხვა მომწოდებლებისგან ძალიან ჰგავს, რათა თავიდან იქნას აცილებული სხვა აპლიკაციების შესაძლებლობა მომავალში. პრობლემა წარმოიშვა. საუკეთესო გზაა მსგავსი მონაცემების მიღება სხვადასხვა მომწოდებლებისგან და მინიმუმ წინაღობის მრუდი. ეს ასევე უზრუნველყოფს სწორი ფერიტის მარცვლების გამოყენებას თქვენი EMI პრობლემის გადასაჭრელად.
კრის ბურკეტი მუშაობს TDK-ში 1995 წლიდან და ახლა არის აპლიკაციის უფროსი ინჟინერი, რომელიც მხარს უჭერს უამრავ პასიურ კომპონენტს. ის ჩართული იყო პროდუქტის დიზაინში, ტექნიკურ გაყიდვებში და მარკეტინგში. Mr. ბურკეტს აქვს დაწერილი და გამოქვეყნებული ტექნიკური ნაშრომები ბევრ ფორუმზე. ბურკეტმა მოიპოვა სამი აშშ პატენტი ოპტიკურ/მექანიკურ გადამრთველებზე და კონდენსატორებზე.
In Compliance არის სიახლეების, ინფორმაციის, განათლებისა და შთაგონების მთავარი წყარო ელექტრო და ელექტრონული ინჟინერიის პროფესიონალებისთვის.
აერონავტიკა ავტომობილები კომუნიკაციები სამომხმარებლო ელექტრონიკა განათლება ენერგეტიკა და ენერგეტიკული ინდუსტრია საინფორმაციო ტექნოლოგიები სამედიცინო სამხედრო და ეროვნული თავდაცვა