Progettazione PCB - L'uso della progettazione PCB di perle magnetiche

Se utilizzare chip beads o induttori chip nella progettazione di circuiti stampati PCB dipende principalmente dallo scenario di applicazione.Ad esempio, gli induttori chip sono richiesti nel circuito risonante; Quando si elimina il rumore EMI inutile, l'uso di chip beads è la scelta migliore per la progettazione PCB.1. Nel design PCB, l'unità delle perle magnetiche è ohm, non Hunter, che dovrebbe essere prestata particolare attenzione. Poiché l'unità della perla magnetica si basa nominalmente sull'impedenza che genera ad una certa frequenza, anche l'unità di impedenza è ohm. Il DATASHEET della perla magnetica fornirà generalmente curve caratteristiche di frequenza e impedenza. Generalmente, 100MHz è lo standard. Ad esempio, 1000R 100MHz, il significato è che l'impedenza della perla magnetica è equivalente a 600 ohm ad una frequenza di 100MHz.2. I filtri ordinari sono composti da componenti reattivi senza perdita. La sua funzione nel circuito di progettazione PCB è quella di riflettere la frequenza della banda di arresto indietro alla sorgente del segnale, quindi questo tipo di filtro è anche chiamato filtro di riflessione. Quando il filtro di riflessione non corrisponde all'impedenza della sorgente del segnale, una parte dell'energia verrà riflessa verso la sorgente del segnale, formando un aumento del livello di interferenza. Il PCB è progettato per affrontare questo svantaggio. Gli anelli magnetici in ferrite o i manicotti magnetici della perla possono essere utilizzati sulla linea in entrata del filtro e la perdita di corrente parassita dei segnali ad alta frequenza da parte dell'anello fastidioso o delle perle magnetiche può essere utilizzata per convertire i componenti ad alta frequenza in perdite di calore. Pertanto, l'anello magnetico e le perle magnetiche assorbono componenti ad alta frequenza in pratica, quindi sono talvolta chiamati filtri di assorbimento. Diversi componenti di soppressione della ferrite hanno diversi intervalli di frequenza ottimali di soppressione. Nella progettazione PCB, maggiore è la permeabilità, minore è la frequenza di soppressione. Inoltre, maggiore è il volume di ferrite, migliore è l'effetto di soppressione. Alcune ricerche online hanno scoperto che quando il volume è costante, la forma lunga e sottile ha un effetto frenante migliore rispetto a quella corta e spessa, e più piccolo è il diametro interno, migliore è l'effetto frenante. Tuttavia, in presenza di corrente di polarizzazione DC o AC, c'è ancora il problema della saturazione della ferrite. Maggiore è la sezione trasversale dell'elemento di soppressione, minore è la probabilità di saturazione e maggiore è la corrente di polarizzazione accettabile. Quando l'anello magnetico di assorbimento EMI/perla magnetica sopprime l'interferenza del modo differenziale, il valore corrente che passa attraverso di esso è proporzionale al suo volume e i due sono fuori regolazione per formare saturazione, che riduce le prestazioni del componente; quando sopprime l'interferenza di modo comune, collegare i due fili dell'alimentazione elettrica (positivo e negativo) Passando attraverso un anello magnetico allo stesso tempo, il segnale efficace è un segnale di modo differenziale e l'anello magnetico di assorbimento EMI / bead magnetico non ha effetto su di esso, mentre il segnale di modo comune mostrerà una induttanza più grande. Un altro modo migliore per utilizzare l'anello magnetico è quello di ripetere l'avvolgimento del filo dell'anello magnetico che passa attraverso di esso più volte per aumentare l'induttanza. Sulla base del suo principio di soppressione dell'interferenza elettromagnetica, il suo effetto di soppressione può essere utilizzato ragionevolmente. L'elemento di soppressione della ferrite dovrebbe essere installato vicino al centro della sorgente di interferenza. Per quanto riguarda il circuito di ingresso / uscita della progettazione PCB, dovrebbe essere il più vicino possibile all'ingresso e all'uscita del caso di schermatura. Per il filtro di assorbimento composto da perline di ferrite e perline magnetiche, oltre ad utilizzare materiali lossy ad alta permeabilità, è anche necessario prestare attenzione ai suoi siti di applicazione. La loro resistenza ai componenti ad alta frequenza nei circuiti di progettazione PCB è di circa dieci a diverse centinaia Ï °, quindi il suo ruolo nei circuiti ad alta impedenza non è evidente. Al contrario, nei circuiti a bassa impedenza (come distribuzione di energia, alimentazione o circuiti a radiofrequenza) sarà molto efficace. Dal momento che la ferrite può attenuare le frequenze più alte mentre permette alle frequenze più basse di passare senza ostacoli, è stata ampiamente utilizzata nel controllo EMI. L'anello magnetico / perle magnetiche utilizzate per l'assorbimento EMI può essere trasformato in varie forme e sono generalmente utilizzati in vari luoghi. Se è sulla scheda PCB, può essere aggiunto al modulo DC / DC, alla linea dati, alla linea elettrica, ecc. Assorbe i segnali di interferenza ad alta frequenza sulla linea in cui si trova, ma non genererà nuovi poli e zeri nel sistema di progettazione PCB e non distruggerà la stabilità del sistema. Viene utilizzato in combinazione con il filtro dell'alimentazione elettrica, che può integrare la mancanza di prestazioni ad alta frequenza del filtro e migliorare le caratteristiche di filtraggio nel sistema. Le perle magnetiche sono utilizzate specialmente per sopprimere il rumore ad alta frequenza e l'interferenza del picco sulle linee di segnale e sulle linee elettriche e hanno anche la capacità di assorbire gli impulsi elettrostatici. Le perle magnetiche sono utilizzate per assorbire segnali ad altissima frequenza. Ad esempio, alcuni circuiti RF, PLL, circuiti oscillatori e circuiti di memoria ad altissima frequenza (DDR SDRAM, RAMBUS, ecc.) devono aggiungere perle magnetiche alla parte di ingresso di potenza e l'induttanza è una sorta di componenti energetici di stoccaggio, utilizzati nei circuiti oscillatori LC, circuiti filtranti a media e bassa frequenza, ecc., e la loro gamma di frequenza di applicazione raramente supera 50MHZ.

La funzione delle perline magnetiche è principalmente quella di eliminare il rumore RF esistente nella struttura della linea di trasmissione (circuito). L'energia RF è la componente sinusoidale AC sovrapposta al livello di uscita della trasmissione diretta. Il componente DC è il segnale utile richiesto, mentre l'energia RF a radiofrequenza è inutile. L'interferenza elettromagnetica viene trasmessa e irradiata (EMI) lungo la linea. Per eliminare queste inutili energie del segnale, utilizzare le perle del chip per svolgere il ruolo di resistenza ad alta frequenza (attenuatore), il dispositivo consente ai segnali DC di passare attraverso, mentre filtra i segnali AC. Di solito il segnale ad alta frequenza è superiore a 30MHz, ma il segnale a bassa frequenza sarà influenzato anche dalle perline del chip. I chip beads sono composti da materiali di ferrite morbidi, formando una struttura monolitica con resistività ad alto volume. La perdita di corrente Eddy è inversamente proporzionale alla resistività del materiale ferrite. La perdita di corrente Eddy è proporzionale al quadrato della frequenza del segnale. I vantaggi dell'uso di chip beads: miniaturizzazione e peso leggero hanno un'elevata impedenza nella gamma di frequenze del rumore di radiofrequenza, eliminando l'interferenza elettromagnetica nella linea di trasmissione. La struttura chiusa del circuito magnetico può meglio eliminare il crosstalk del segnale. Ottima struttura di schermatura magnetica per ridurre la resistenza DC per evitare l'eccessiva attenuazione dei segnali utili. Caratteristiche significative ad alta frequenza e caratteristiche di impedenza (migliore eliminazione dell'energia RF). Eliminare le oscillazioni parassitarie nei circuiti amplificatori ad alta frequenza. Funziona efficacemente nella gamma di frequenze da diversi MHz a diverse centinaia di MHz. Diversi suggerimenti per scegliere correttamente il centro di confronto della perla magnetica nella progettazione PCB:1. Qual è la gamma di frequenza dei segnali non necessari? 2. Chi è la fonte di noiseTerzo, può esserci spazio per posizionare le perle magnetiche sulla scheda PCB 4. Quanta attenuazione del rumore è necessaria Quali sono le condizioni ambientali (temperatura, tensione CC, resistenza strutturale)6. Qual è il circuito e l'impedenza di carico I primi tre possono essere distinti guardando la curva di frequenza di impedenza fornita dal produttore. Le tre curve nella curva di impedenza della progettazione PCB sono molto importanti, vale a dire resistenza, induttanza e impedenza totale. L'impedenza totale è descritta da ZR22πfL()2+:=fL. Dopo questa curva, selezionare il modello di bead magnetico che ha l'impedenza più grande nell'intervallo di frequenza in cui il rumore deve essere attenuato e l'attenuazione del segnale è il più piccola possibile a bassa frequenza e CC. Le caratteristiche di impedenza delle perle magnetiche del chip saranno influenzate sotto tensione CC eccessiva. Inoltre, se la temperatura di esercizio aumenta troppo alta o il campo magnetico esterno è troppo grande, l'impedenza delle perle magnetiche sarà influenzata negativamente. Luoghi di applicazione delle perline del chip e degli induttori del chip nella progettazione del PCB: Induttori del chip: schede PCB a radiofrequenza (RF) e comunicazioni wireless, apparecchiature di tecnologia dell'informazione, rivelatori radar, automobili, telefoni cellulari, cercapersone, apparecchiature audio, PDA (assistenti digitali personali), sistemi di controllo remoto wireless e moduli di alimentazione a bassa tensione. Chip beads: circuito di generazione dell'orologio, filtrando tra circuito analogico e circuito digitale, connettore interno di ingresso/uscita I/O (come porta seriale, porta parallela, tastiera, mouse, telecomunicazioni a lunga distanza, rete locale), circuito di radiofrequenza (RF) Tra la scheda e il dispositivo logico che è suscettibile alle interferenze, il circuito di alimentazione filtra le interferenze di conduzione ad alta frequenza e sopprime il rumore EMI nei computer, nelle fotocamere, nei videoregistratori (VCRS), nei sistemi TV e nei telefoni cellulari.