Progettazione PCB - Come scegliere le perle magnetiche nel design del circuito PCB

Le tecniche di selezione delle perle magnetiche nella progettazione del circuito PCB sono le seguenti:

Il motivo per l'uso di chip beads e chip inductors: se utilizzare chip beads o chip inductors dipende principalmente dall'applicazione. Gli induttori SMD sono richiesti nel circuito risonante. Quando è necessario eliminare il rumore EMI inutile, l'uso di chip beads è la scelta migliore.

1. L'unità della perla magnetica è ohm, non Hunter. Prestare particolare attenzione a questo punto. Poiché l'unità della perla magnetica è nominalmente basata sull'impedenza che genera ad una certa frequenza, anche l'unità di impedenza è ohm. Il DATASHEET della perla magnetica fornisce generalmente curve caratteristiche di frequenza e impedenza. Generalmente, 100MHz è lo standard, come 1000R 100MHz, il che significa che l'impedenza del bead magnetico è equivalente a 600 ohm ad una frequenza di 100MHz.

2. I filtri ordinari sono composti da componenti reattivi senza perdita e il loro ruolo nella linea è quello 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, con conseguente aumento del livello di interferenza. Per risolvere questo problema, un anello magnetico in ferrite o un manicotto magnetico della perla può essere utilizzato sulla linea in entrata del filtro per utilizzare la perdita di corrente parassita dell'anello o della perla magnetica sul segnale ad alta frequenza per convertire il componente ad alta frequenza in perdita di calore. Pertanto, l'anello magnetico e le perle magnetiche effettivamente assorbono componenti ad alta frequenza, quindi a volte sono chiamati filtri di assorbimento.

Diversi componenti di soppressione della ferrite hanno diversi intervalli di frequenza ottimali di soppressione. Generalmente, maggiore è la permeabilità, minore è la frequenza di soppressione. Inoltre, maggiore è il volume di ferrite, migliore è l'effetto di soppressione. Alcune grandi ricerche sulle mucche sul sito web di My Love Program hanno scoperto che quando il volume è costante, la forma lunga e sottile ha un effetto di soppressione migliore rispetto a quella corta e spessa, e più piccolo è il diametro interno, migliore è l'effetto di soppressione. 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 bias che può essere tollerata. 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. Lo squilibrio dei due causa saturazione e 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, ma per il segnale di modo comune, mostrerà una induttanza più grande. Un altro modo migliore per utilizzare l'anello magnetico è quello di fare i fili dell'anello magnetico che passano attraverso di esso ripetutamente per aumentare l'induttanza. Secondo il suo principio di soppressione dell'interferenza elettromagnetica, il suo effetto di soppressione può essere utilizzato ragionevolmente.

I componenti di soppressione della ferrite devono essere installati vicino alla fonte di interferenza. Per il circuito di ingresso/uscita, dovrebbe essere il più vicino possibile all'ingresso e all'uscita della custodia di schermatura. Per il filtro di assorbimento composto da perline di ferrite e perline magnetiche, oltre all'uso di materiali lossy con alta permeabilità, occorre prestare attenzione anche alla sua applicazione. La loro resistenza ai componenti ad alta frequenza nel circuito è di circa dieci a diverse centinaia di Ω, 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) L'uso sarà molto efficace.

Poiché la ferrite può attenuare le frequenze più alte mentre permette alle frequenze più basse di passare quasi senza ostacoli, è stata ampiamente utilizzata nel controllo EMI. L'anello magnetico / perle magnetiche utilizzate per l'assorbimento EMI può essere fatto in varie forme e ampiamente utilizzato in varie occasioni. 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 e non distruggerà la stabilità del sistema. Viene utilizzato in combinazione con il filtro dell'alimentazione elettrica, che può ben integrare la mancanza di prestazioni dell'estremità ad alta frequenza del filtro e migliorare le caratteristiche di filtraggio nel sistema.

Le perle magnetiche sono appositamente progettate per sopprimere il rumore ad alta frequenza e le interferenze di 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 di oscillazione 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 una componente sinusoidale AC sovrapposta al livello di trasmissione DC. 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 questa energia indesiderata del segnale, le perle di chip sono utilizzate per svolgere il ruolo di resistenza ad alta frequenza (attenuatore). Il dispositivo permette di passare i segnali DC, filtrando i segnali AC. Di solito il segnale ad alta frequenza è superiore a 30MHz, tuttavia, il segnale a bassa frequenza sarà influenzato anche dalle perline del chip.

Le perle magnetiche SMD sono composte da materiali di ferrite morbidi, che formano una struttura monolitica con resistività ad alto volume. La perdita di corrente Eddy è inversamente proporzionale alla resistività dei materiali ferritici. 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 l'avvolgimento incrociato del segnale. Ottima struttura di schermatura magnetica. Ridurre la resistenza DC per evitare un'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.

Per scegliere correttamente le perle magnetiche, l'autore dà alcuni suggerimenti fondamentali:

1. Qual è la gamma di frequenza del segnale indesiderato;

2. Chi è la fonte del rumore;

3. c'è spazio per posizionare le perle magnetiche sulla scheda PCB;

4. quanta attenuazione del rumore è necessaria;

5. quali sono le condizioni ambientali (temperatura, tensione CC, resistenza strutturale);

6. Che cosa è il circuito e l'impedenza di carico?

I primi tre possono essere giudicati osservando la curva di frequenza di impedenza fornita dal produttore di PCB. Tre curve sono molto importanti nella curva di impedenza, vale a dire resistenza, induttanza e impedenza totale. L'impedenza totale è descritta da ZR22πfL()2+:=fL. Attraverso questa curva, selezionare il modello di bead magnetico che ha la più grande impedenza nella gamma di frequenza in cui il rumore deve essere attenuato e l'attenuazione del segnale è il più piccolo 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. Puoi anche andare al Shenzhen Electronics Show per scegliere. Il motivo per l'uso di chip beads e chip inductors: se utilizzare chip beads o chip inductors dipende principalmente dall'applicazione. Gli induttori SMD sono richiesti nel circuito risonante. Quando è necessario eliminare il rumore EMI inutile, l'uso di chip beads è la scelta migliore.