PCB Tecnico - Hai scelto le perle magnetiche di design PCB giuste?

Se utilizzare chip beads o chip induttori nella progettazione PCB dipende principalmente dallo scenario di applicazione. Ad esempio, è necessario utilizzare induttori di chip nel circuito risonante; Quando si elimina il rumore indesiderato EMI, l'uso di chip beads è la scelta migliore.

1. L'unità della perla magnetica è ohm, non Hunter. A questo punto va 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 delle perline magnetiche fornisce generalmente curve caratteristiche di frequenza e impedenza. Generalmente, 100MHz è lo standard, come 1000R 100MHz, il che significa che l'impedenza delle perle magnetiche 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 ricerche online hanno scoperto che quando il volume è costante, una forma lunga e sottile ha un effetto di soppressione migliore di una breve 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 di 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 far sì che i fili dell'anello magnetico che passano attraverso di esso ripetutamente si avvolgano più volte 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 delle 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 di ferrite, oltre ad utilizzare materiali lossy con alta permeabilità, occorre prestare attenzione alla sua applicazione. La loro resistenza ai componenti ad alta frequenza nel circuito è di circa dieci o diverse centinaia di Ω, quindi il suo ruolo nei circuiti ad alta impedenza non è evidente. Al contrario, nei circuiti a bassa impedenza (come la distribuzione di energia, l'alimentazione o i circuiti a radiofrequenza) l'uso sarà molto efficace.

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 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 presente 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 un segnale utile, ma l'energia RF 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). Questo 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 del chip sono composte da materiale di ferrite morbido, formando 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, riducendo la resistenza DC, in modo da evitare eccessiva attenuazione dei segnali utili. Caratteristiche significative ad alta frequenza e caratteristiche di impedenza (meglio eliminare l'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.

Alcuni suggerimenti per scegliere correttamente il nucleo delle perle magnetiche nel layout e nel design PCB:

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

2. Chi è la fonte di rumore

3. C'è spazio per posizionare 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 costruttore. 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 perline magnetiche che ha la più grande impedenza nell'intervallo 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.

Occasioni di applicazione delle perline del chip e degli induttori del chip:

Induttori di chip: comunicazioni a radiofrequenza (RF) e wireless, apparecchiature informatiche, rivelatori radar, automobili, telefoni cellulari, cercapersone, apparecchiature audio, PDA (assistenti digitali personali), sistemi di controllo remoto wireless e moduli di alimentazione a bassa tensione.