Application des billes magnétiques dans la conception CEM des alimentations à découpage
Les problèmes de CEM sont devenus aujourd’hui un problème brûlant et complexe dans la conception et la fabrication électroniques. Le problème de la CEM dans les applications pratiques est très complexe et ne peut être résolu uniquement par des connaissances théoriques. Il s’appuie davantage sur l’expérience pratique des ingénieurs électroniciens. Afin de mieux résoudre le problème de la CEM dans les produits électroniques, il est principalement nécessaire de prendre en compte la mise à la terre, la conception des circuits imprimés et des cartes PCB, la conception des câbles, la conception du blindage et d'autres problèmes.
Cet article explique l'importance des billes magnétiques dans l'aspect CEM des alimentations à découpage en présentant leurs principes et caractéristiques de base, afin de fournir davantage de choix et de meilleurs choix aux concepteurs de produits d'alimentation à découpage lors de la conception de nouveaux produits.
1 élément de suppression des interférences électromagnétiques en ferrite
La ferrite est un type de matériau ferromagnétique avec une structure en réseau cubique. Son procédé de fabrication et ses propriétés mécaniques sont similaires à ceux de la céramique, de couleur gris noir. Un type de noyau magnétique couramment utilisé dans les filtres contre les interférences électromagnétiques est le matériau ferrite, et de nombreux fabricants proposent des matériaux ferrite spécifiquement pour la suppression des interférences électromagnétiques. La caractéristique de ce matériau est sa perte en haute fréquence. Le paramètre de performance le plus important pour la ferrite utilisée pour supprimer les interférences électromagnétiques est la perméabilité magnétique μ et la densité de flux magnétique de saturation Bs. Perméabilité magnétique μ Elle peut être exprimée sous la forme d'un nombre complexe, la partie réelle formant l'inductance et la partie imaginaire représentant la perte, qui augmente avec la fréquence. Par conséquent, son circuit équivalent est un circuit série composé d’une inductance L et d’une résistance R, toutes deux fonctions de la fréquence. Lorsque le fil traverse ce noyau de ferrite, l'impédance d'inductance formée augmente formellement avec l'augmentation de la fréquence, mais le mécanisme est complètement différent selon les fréquences.
Dans la gamme des basses fréquences, l'impédance est composée de la réactance inductive de l'inducteur. Aux basses fréquences, R est très faible et la perméabilité magnétique du noyau magnétique est élevée. Par conséquent, l’inductance est grande et L joue un rôle principal. Les interférences électromagnétiques sont supprimées par réflexion ; Et à ce stade, la perte du noyau magnétique est relativement faible et l'ensemble du dispositif est un inducteur à faible perte et à caractéristique Q élevée, sujet à la résonance. Par conséquent, dans la plage des basses fréquences, il peut parfois y avoir une augmentation des interférences après l'utilisation de billes magnétiques en ferrite.
Dans la gamme des hautes fréquences, l’impédance est composée de composants de résistance. À mesure que la fréquence augmente, la perméabilité magnétique du noyau magnétique diminue, ce qui entraîne une diminution de l'inductance et des composantes de l'inductance. Cependant, à ce moment-là, la perte du noyau magnétique augmente et la composante de résistance augmente, ce qui entraîne une augmentation de l'impédance totale. Lorsque le signal haute fréquence traverse la ferrite, les interférences électromagnétiques sont absorbées et converties en énergie thermique pour la dissipation.
Les composants de suppression de ferrite sont largement utilisés dans les cartes de circuits imprimés, les lignes électriques et les lignes de données. Si un composant de suppression de ferrite est ajouté à l'entrée de ligne électrique de la carte de circuit imprimé, les interférences haute fréquence peuvent être filtrées. Les anneaux ou billes magnétiques en ferrite sont spécialement conçus pour supprimer les interférences haute fréquence et de pointe sur les lignes de signal et électriques, et ils ont également la capacité d'absorber les interférences d'impulsions de décharge électrostatique.
Le principe et les caractéristiques des billes magnétiques : Lorsque le courant circule dans un fil dans le trou du noyau, celui-ci devient une piste magnétique qui circule à l'intérieur de la bille magnétique. Lors de la préparation de la ferrite pour le contrôle EMI, il devrait être possible de dissiper la majeure partie du flux magnétique sous forme de chaleur dans le matériau. Ce phénomène peut être simulé par une combinaison en série d'une inductance et d'une résistance.
L'énergie du signal est couplée magnétiquement aux billes magnétiques, de sorte que la réactance et la résistance de l'inducteur augmentent avec l'augmentation de la fréquence. L'efficacité du couplage magnétique dépend de la perméabilité du matériau de la perle magnétique par rapport à l'air. La perte de ferrites qui constituent généralement les billes magnétiques peut être exprimée sous forme de quantité complexe par leur perméabilité relative à l’air.
Les matériaux magnétiques sont souvent caractérisés par l'angle de perte en utilisant ce rapport. L'utilisation de composants de suppression EMI nécessite un angle de perte important, ce qui signifie que la plupart des interférences seront dissipées sans être réfléchies. Les différents matériaux de ferrite disponibles actuellement offrent aux concepteurs un large éventail d'options pour utiliser des billes magnétiques dans différentes situations.
