Feritni prstan - kaj je to? Kako narediti feritni obroč z lastnimi rokami?

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 14:02

Vsak od nas je videl majhne jeklenke na napajalnih kablih ali na kablih za ustrezne elektronske naprave. Najdemo jih na najpogostejših računalniških sistemih, tako v pisarni kot doma, na koncih žic, ki povezujejo sistemsko enoto s tipkovnico, miško, monitorjem, tiskalnikom, skenerjem itd. Ta element se imenuje " feritni obroč" (ali feritni filter). V tem članku bomo pogledali, za kakšen namen proizvajalci računalniške in visokofrekvenčne opreme svoje kabelske izdelke opremljajo z omenjenimi elementi.

Glavni namen

Feritni obroč lahko zmanjša učinek radijskih frekvenc in elektromagnetnih motenj na signal, ki se prenaša po žici. Dolgi signalni in napajalni kabli tako računalniške kot druge napajalne opreme imajo parazitske lastnosti,to pomeni, da delujejo kot antene. Zelo učinkovito oddajajo različne hrupe, ki nastajajo znotraj naprave, v zunanje okolje in s tem povzročajo motnje na radijskih postajah pri sprejemu radijskega signala in na drugi elektronski opremi. In obratno, pri sprejemanju motenj iz zraka od radijskih oddajnikov lahko pride do okvare računalnika ali druge elektronske naprave. Tukaj, da odpravijo ta pojav, uporabljajo feritni obroč, ki se nosi na napajalnem ali ustreznem kablu.

Fizične lastnosti

Ferit je ferimagnet, ki ne prevaja električne energije, torej je v resnici magnetni izolator. V tem materialu se ne ustvarjajo vrtinčni tokovi, zato se zelo hitro ponovno magnetizira - v času s frekvenco zunanjih elektromagnetnih polj. Ta materialna lastnost je osnova za učinkovito zaščito elektronskih naprav. Feritni obroč, ki je oblečen na kablu, lahko ustvari veliko aktivno impedanco za običajne tokove.

Ta material je nastal iz kemične kombinacije železovih oksidov z oksidi drugih kovin. Ima edinstvene magnetne lastnosti in nizko električno prevodnost. Zaradi tega feriti med drugimi magnetnimi materiali v visokofrekvenčni tehnologiji praktično nimajo konkurentov. Feritni obroči 2000nm znatno povečajo induktivnost kabla (nekaj sto ali tisočkrat), kar zagotavlja zatiranje visokofrekvenčnih motenj. Ta element je nameščen na vrvico med proizvodnjo ali, razrezan na dva polkroga, nameščen na žico takoj po izdelavi. feritFilter je pakiran v plastični škatli. Če ga odprete, lahko vidite kos kovine v notranjosti.

Ali potrebujem feritni filter? Ali pa je to še ena potegavščina?

Računalniki so zelo "hrupne" (elektromagnetno) naprave. Torej, matična plošča znotraj sistemske enote lahko niha s frekvenco enega kiloherca. Tipkovnica ima mikročip, ki prav tako deluje na visoki frekvenci. Vse to vodi v tako imenovano generiranje radijskega hrupa v bližini sistema. V večini primerov jih odpravimo z zaščito plošče pred elektromagnetnimi polji s kovinskim ohišjem. Drug vir hrupa pa so bakrene žice, ki povezujejo različne naprave. Pravzaprav delujejo kot dolge antene, ki zajemajo signale iz kablov druge radijske in televizijske opreme, in vplivajo na delovanje "njihove" naprave. Feritni filter odpravlja elektromagnetni šum in oddajne signale. Ti elementi pretvarjajo elektromagnetne visokofrekvenčne vibracije v toplotno energijo. Zato so nameščeni na koncih večine kablov.

Kako izbrati pravi feritni filter

Če želite z lastnimi rokami namestiti feritni obroč na kabel, morate razumeti vrste teh izdelkov. Konec koncev je odvisno od vrste žice in njene debeline, kateri filter (iz katerega materiala) morate uporabiti. Na primer, obroč, nameščen na večžilnem kablu (napajalni kabel, podatkovni kabel, video ali USB vmesnik), ustvari v tem razdelku tako imenovani običajni transformator, ki prehajaprotifazni signali, ki nosijo koristne informacije in odražajo motnje običajnega načina. V tem primeru je treba uporabiti ferit, ki ne absorbira, da bi se izognili motnjam v prenosu informacij, ampak feromaterial višje frekvence. Vendar je bolje izbrati feritne obroče za antenski kabel iz materiala, ki bo razpršil visokofrekvenčne motnje, namesto da jih odbije nazaj v žico. Kot lahko vidite, lahko napačen izdelek poslabša delovanje vaše naprave.

Feritna jedra

Debeli feritni cilindri so najučinkovitejši pri obvladovanju motenj. Vendar se je treba zavedati, da so preveč obsežni filtri zelo neprijetni za uporabo, rezultati njihovega dela pa se v praksi komaj kaj razlikujejo od nekoliko manjših. Filtri morajo biti vedno prave velikosti: v idealnem primeru naj se notranji premer ujema z žico, širina pa s širino kabelskega priključka.

Prav tako ne pozabite, da v boju proti hrupu ne pomagajo le feritni filtri. Na primer, za boljšo prevodnost je priporočljivo uporabiti kable z velikim presekom. Pri izbiri dolžine kabla ne smete narediti velikega dolžinskega razmika med priključenimi napravami. Poleg tega lahko slaba kakovost povezave med žico in konektorjem služi tudi kot vir motenj.

Označevanje feritnih obročkov

Najpogostejša vrsta oznake feritnih obročkov je naslednja: K D×d×N, kjer je:

- K je okrajšava za "ring";

- D - zunanji premer izdelka;

- d - notranji premer feritnega obroča;

- H – višina filtra.

Poleg skupnih dimenzij izdelka je v oznaki šifrirana tudi vrsta feromagnetnega materiala. Primer vnosa je lahko videti takole: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6. Druga polovica ustreza celotnim dimenzijam obroča, začetna magnetna prepustnost pa je šifrirana v prvi (20 Μ _{i). Poleg teh parametrov v referenčnem opisu vsak proizvajalec navede kritično frekvenco, parametre histerezne zanke, upornost in Curiejevo temperaturo za določen izdelek.}

Kako se sicer uporabljajo feritni obroči

Poleg dobro znane uporabe kot visokofrekvenčno zaščito, se za izdelavo transformatorjev uporabljajo feromagnetni materiali. Pogosto jih vidimo v računalniških napajalnikih. Znano je, da je transformator s feritnim obročem zelo učinkovit v uravnoteženih mešalnikih. Vendar pa vsi ne vedo, da obstaja možnost "raztegovanja" ravnotežja. Ta modifikacija transformatorja lahko natančneje izvede operacijo uravnoteženja. Poleg tega se transformatorji na feritnih obročkih pogosto uporabljajo za uskladitev izhodnih in vhodnih uporov kaskad tranzistorskih naprav. V tem primeru se preoblikujejo aktivni in reaktivni upor. Zahvaljujoč slednjemu se lahko ta naprava uporablja za spreminjanje območij uravnavanja kapacitivnosti. Pull-down transformatorji delujejo precej pod 10 MHz.

Sklep

Tistim, kiče vas zanima, kako sami naviti feritni obroč, je treba upoštevati, da je serijsko impedanco, ki jo uvaja visokofrekvenčno feritno jedro, mogoče enostavno povečati z več zavoji prevodnika na njem. Kot kaže teorija elektrotehnike, se bo impedanca takšnega sistema povečala s kvadratom števila zavojev. Ampak to je v teoriji, v praksi pa je slika nekoliko drugačna zaradi nelinearnosti feromagnetnih materialov in izgub v njih.

Par zavojev na jedru poveča impedanco ne štirikrat, kot bi morala biti, ampak nekoliko manj. Posledično je treba izbrati obroč očitno večje velikosti, da se v kabelski filter prilega več zavojev. Če to ni sprejemljivo in mora žica ostati enake dolžine, je bolje uporabiti več filtrov.