Conception électronique - Comment choisir des billes magnétiques dans la conception de PCB?

L'utilisation de perles de puce ou d'inductance de puce dans la conception de PCB dépend principalement du scénario d'application. Un inducteur SMD est nécessaire dans le circuit résonant. L'utilisation de perles de puce est la meilleure option lorsqu'il est nécessaire d'éliminer le bruit EMI inutile.

1. L'unité des billes magnétiques est l'Ohm, pas le Hunter. Ceci doit faire l'objet d'une attention particulière. Puisque l'unité d'une bille magnétique est nominalement basée sur l'impédance qu'elle produit à une fréquence particulière, l'unité d'impédance est également l'ohm. Les fiches techniques des billes magnétiques fournissent généralement des courbes de caractéristiques de fréquence et d'impédance. Typiquement, 100 MHz est une norme, par example 1000r100 MHz, ce qui signifie que l'impédance des billes magnétiques est équivalente à 600 ohms à une fréquence de 100 MHz.

2. Les filtres ordinaires sont composés de composants réactifs sans perte, leur rôle dans la ligne est de réfléchir la fréquence de la bande interdite vers la source du signal, de sorte que ce type de filtre est également appelé filtre réfléchissant. Lorsque le filtre réfléchissant ne correspond pas à l'impédance de la source de signal, une partie de l'énergie est réfléchie vers la source de signal, ce qui entraîne une augmentation du niveau d'interférence. Pour résoudre ce problème, il est possible d'utiliser un anneau magnétique en Ferrite ou un manchon de billes magnétiques à l'entrée du filtre et de convertir la composante haute fréquence en pertes thermiques en utilisant les pertes par courants de Foucault du signal haute fréquence par l'anneau magnétique ou les billes magnétiques. Ainsi, les anneaux magnétiques et les billes magnétiques absorbent pratiquement les composants haute fréquence, de sorte qu'ils sont parfois appelés filtres d'absorption.

Différents composants inhibiteurs de ferrite ont différentes plages de fréquences d'inhibition optimales. En général, plus la Perméabilité magnétique est élevée, plus la fréquence de suppression est faible. De plus, plus le volume de ferrite est important, meilleur est l'effet inhibiteur. Certaines études en ligne ont montré que les formes allongées ont un meilleur effet inhibiteur que les formes courtes et épaisses lorsque le volume n'est pas modifié, et que plus le diamètre intérieur est petit, meilleur est l'effet inhibiteur. Cependant, en présence d'un courant de polarisation continu ou alternatif, il subsiste un problème de saturation en ferrite.

Plus la Section de l'élément inhibiteur est grande, moins la saturation est probable et plus le courant de polarisation tolérable est important. Lorsque l'anneau / bille magnétique absorbant EMI supprime les interférences de mode différentiel, la valeur du courant qui le traverse est proportionnelle à son volume, le déséquilibre des deux provoque une saturation qui dégrade les performances du composant; Lors de la suppression des interférences de mode commun, connecter les deux fils de l'alimentation (positif et négatif) en même temps à travers l'anneau magnétique, le signal efficace est le signal de mode différentiel, l'absorption EMI anneau magnétique / bille magnétique n'a aucun effet sur elle, mais pour le signal de mode commun, Il présentera une plus grande inductance. Une autre meilleure façon d'utiliser un anneau magnétique est de faire passer les fils de l'anneau à plusieurs reprises pour augmenter l'inductance. Selon son principe d'inhibition des perturbations électromagnétiques, son effet d'inhibition peut être raisonnablement exploité.

Les composants inhibiteurs de ferrite doivent être installés à proximité de la source de perturbation. Pour les circuits d'entrée / sortie, ils doivent être placés aussi près que possible de l'entrée et de la sortie du boîtier blindé. Pour les filtres absorbants constitués de billes magnétiques en Ferrite et de billes magnétiques, il convient de prêter attention à leur application en plus de l'utilisation de matériaux à perte de Perméabilité magnétique élevée. Leur résistance aux éléments haute fréquence du circuit est de l'ordre de dix à quelques centaines d'angströms, son rôle dans les circuits Haute impédance n'est donc pas évident. Inversement, l'utilisation dans des circuits à basse impédance tels que les circuits de distribution, d'alimentation ou de radiofréquence peut être très efficace.

Comme la ferrite peut atténuer les fréquences plus élevées tout en permettant aux fréquences plus basses de passer presque sans entrave, elle a été largement utilisée pour le contrôle EMI. Les anneaux magnétiques / billes magnétiques pour l'absorption EMI peuvent être fabriqués dans différentes formes et sont largement utilisés dans diverses occasions. Si sur la carte PCB, il peut être ajouté aux modules DC / DC, lignes de données, lignes d'alimentation, etc. il absorbe les signaux d'interférence à haute fréquence sur la ligne où il se trouve, mais ne crée pas de nouveaux pôles et zéros dans le système et ne perturbe pas la stabilité du système. Il fonctionne avec le filtre d'alimentation et peut bien compléter le manque de performance de l'extrémité haute fréquence du filtre, améliorant les caractéristiques de filtrage dans le système.

Les billes magnétiques sont spécialement conçues pour inhiber le bruit à haute fréquence et les interférences de pointes sur les lignes de signal et d'alimentation, et ont également la capacité d'absorber les impulsions électrostatiques.

Les billes magnétiques sont utilisées pour absorber les signaux hyperfréquences. Par example, certains circuits RF, PLL, circuits oscillants et circuits de mémorisation UHF (ddrsdram, Rambus,...) nécessitent l'ajout de billes magnétiques dans la Section d'entrée de puissance, tandis que l'inductance est un élément de stockage d'énergie utilisé dans les circuits oscillants LC, les circuits de filtrage basse et Moyenne fréquence, etc., dont la plage de fréquence d'application dépasse rarement 50 MHz.

La fonction des billes magnétiques est principalement d'éliminer le bruit RF présent dans la structure de la ligne de transmission (circuit). L'énergie RF est une composante sinusoïdale AC superposée au niveau de transmission DC. La composante DC est le signal utile nécessaire, tandis que l'énergie RF est inutile. Les perturbations électromagnétiques sont transmises et rayonnées le long des lignes (EMI). Pour éliminer ces énergies de signal indésirables, les billes de puce sont utilisées pour jouer le rôle de résistances haute fréquence (atténuateurs). L'appareil laisse passer le signal continu tout en filtrant le signal alternatif. Généralement, les signaux à haute fréquence sont au - dessus de 30 MHz, cependant, les signaux à basse fréquence peuvent également être affectés par les billes de puce.

Les billes magnétiques de la puce sont constituées d'un matériau en Ferrite souple formant une structure monolithique à résistivité volumique élevée. Les pertes par courants de Foucault sont inversement proportionnelles à la résistivité du matériau ferrite. Les pertes par courants de Foucault sont proportionnelles au carré de la fréquence du signal.

Avantages de l'utilisation de perles à puce: miniaturisation et légèreté, Haute impédance dans la gamme de fréquences du bruit RF, élimination des interférences électromagnétiques dans la ligne de transmission. La fermeture de la structure du circuit magnétique permet de mieux éliminer les enroulements croisés du signal. Excellente structure de blindage magnétique. Réduire la résistance DC pour éviter une atténuation excessive du signal utile. Caractéristiques importantes en haute fréquence et en impédance (meilleure élimination de l'énergie RF). Suppression des oscillations parasites dans le circuit amplificateur haute fréquence. Fonctionne efficacement dans la gamme de fréquences de quelques mégahertz à plusieurs centaines de mégahertz.

Quelques conseils pour choisir correctement le noyau de billes magnétiques dans la conception de PCB:

1. Quelle est la gamme de fréquences des signaux indésirables?

2. Qui est la source de bruit?

3. S'il y a de la place pour placer des billes magnétiques sur la carte PCB;

4. Combien d'atténuation du bruit est nécessaire;

5. Quelles sont les conditions environnementales (température, tension continue, résistance structurelle);

6. Qu'est - ce que l'impédance de circuit et de charge?

Les trois premiers peuvent être jugés en observant la courbe impédance - fréquence fournie par le fabricant du PCB. Trois des courbes d'impédance sont très importantes, à savoir la résistance, l'inductance et l'impédance totale. L'impédance totale est décrite par zr22Ífl () 2 +: = fl. Grâce à cette courbe, on choisit un modèle de billes magnétiques présentant une impédance maximale dans une gamme de fréquences où le bruit doit être atténué et où l'atténuation du signal est la plus faible possible, à basse fréquence et en courant continu. Les propriétés d'impédance des billes de puce seront affectées par une tension continue excessive. En outre, l'impédance des billes sera altérée si la température de fonctionnement est trop élevée ou si le champ magnétique externe est trop important. Vous pouvez également aller au salon de l'électronique de Shenzhen pour faire votre choix. Raisons d'utiliser les perles de puce et l'inductance de la puce: Si vous utilisez des perles de puce ou l'inductance de la puce dépend principalement de l'application. Un inducteur SMD est nécessaire dans le circuit résonant. L'utilisation de perles de puce est la meilleure option lorsqu'il est nécessaire d'éliminer le bruit EMI inutile.

Application occasion de perles de puce et inducteur de puce:

Inducteurs à puce: communications radiofréquences (RF) et sans fil, équipements informatiques, détecteurs radar, voitures, téléphones cellulaires, pagers, équipements audio, PDA (assistant numérique personnel), systèmes de télécommande sans fil et modules d'alimentation basse tension.

Perles de puce: entre les circuits de génération d'horloge, le filtrage entre les circuits analogiques et numériques, les connecteurs internes d'entrée / sortie d'E / S (tels que les ports série, les ports parallèles, les claviers, les souris, les communications à distance, les réseaux locaux), les dispositifs logiques dans lesquels Les circuits de radiofréquence (RF) sont susceptibles d'être perturbés, Le circuit d'alimentation filtre les interférences de conduction à haute fréquence et supprime le bruit EMI dans les ordinateurs, les magnétoscopes, les systèmes de télévision et les téléphones portables.