Feritni prsten - što je to? Kako napraviti feritni prsten vlastitim rukama?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 13:56

Svatko od nas je vidio male cilindre na kabelima za napajanje ili na kabelima za odgovarajuće elektroničke uređaje. Mogu se naći na najčešćim računalnim sustavima, kako u uredu tako i kod kuće, na krajevima žica koje povezuju jedinicu sustava s tipkovnicom, mišem, monitorom, pisačem, skenerom itd. Ovaj element se naziva " feritni prsten" (ili feritni filter). U ovom članku ćemo se osvrnuti na svrhu u koju proizvođači računalne i visokofrekventne opreme opremaju svoje kabelske proizvode navedenim elementima.

Glavna svrha

Feritni prsten može smanjiti učinak radio frekvencije i elektromagnetskih smetnji na signal koji se prenosi preko žice. Dugi signalni i energetski kabeli kako računalne tako i druge energetske opreme imaju parazitska svojstva,odnosno djeluju kao antene. Vrlo učinkovito zrače razne šumove koji se stvaraju unutar uređaja u vanjsko okruženje, stvarajući smetnje na radijskim postajama pri prijemu radio signala i na drugoj elektroničkoj opremi. I obrnuto, pri primanju smetnji iz zraka od radio odašiljača, računalo ili drugi elektronički uređaj može pokvariti rad. Ovdje, kako bi eliminirali ovaj fenomen, koriste feritni prsten koji se nosi na strujnom ili odgovarajućem kabelu.

Fizička svojstva

Ferit je ferimagnet koji ne provodi elektricitet, odnosno zapravo je magnetski izolator. U ovom materijalu se ne stvaraju vrtložne struje, pa se vrlo brzo remagnetizira - u vremenu s frekvencijom vanjskih elektromagnetskih polja. Ovo svojstvo materijala temelj je učinkovite zaštite elektroničkih uređaja. Feritni prsten koji se nosi na kabelu može stvoriti veliku aktivnu impedanciju za uobičajene struje.

Ovaj materijal nastaje kemijskom kombinacijom željeznih oksida s oksidima drugih metala. Ima jedinstvene magnetske karakteristike i nisku električnu vodljivost. Zbog toga feriti praktički nemaju konkurenciju među ostalim magnetskim materijalima u visokofrekventnoj tehnologiji. Feritni prstenovi 2000nm značajno povećavaju induktivnost kabela (nekoliko stotina ili tisuća puta), što osigurava suzbijanje visokofrekventnih smetnji. Ovaj se element postavlja na kabel tijekom njegove proizvodnje ili se, izrezan u dva polukruga, stavlja na žicu odmah nakon proizvodnje. feritFilter je pakiran u plastičnu kutiju. Ako ga otvorite, možete vidjeti komad metala unutra.

Trebam li feritni filter? Ili je ovo još jedna prevara?

Računala su vrlo "bučni" (elektromagnetski) uređaji. Dakle, matična ploča unutar sistemske jedinice može oscilirati na frekvenciji od jednog kiloherca. Tipkovnica ima mikročip, koji također radi na visokoj frekvenciji. Sve to dovodi do takozvanog stvaranja radiošuma u blizini sustava. U većini slučajeva eliminiraju se zaštitom ploče od elektromagnetskih polja metalnim kućištem. Međutim, drugi izvor buke su bakrene žice koje povezuju različite uređaje. Zapravo, djeluju poput dugih antena koje hvataju signale s kabela druge radio i televizijske opreme, te utječu na rad "njihovog" uređaja. Feritni filter eliminira elektromagnetsku buku i emitirane signale. Ovi elementi pretvaraju elektromagnetske visokofrekventne vibracije u toplinsku energiju. Zato se postavljaju na krajeve većine kablova.

Kako odabrati pravi feritni filter

Da biste vlastitim rukama instalirali feritni prsten na kabel, morate razumjeti vrste ovih proizvoda. Uostalom, o vrsti žice i njezinoj debljini ovisi koji filter (od kojeg materijala) trebate koristiti. Na primjer, prsten instaliran na višežilni kabel (kabel za napajanje, podatkovni kabel, video ili USB sučelje) stvara tzv. common-mode transformator u ovom odjeljku, prolazećiantifazni signali koji nose korisne informacije, a također odražavaju smetnje zajedničkog načina. U tom slučaju treba koristiti ne apsorbirajući ferit kako bi se izbjegao poremećaj prijenosa informacija, već feromaterijal više frekvencije. Ali poželjno je odabrati feritne prstenove za antenski kabel od materijala koji će raspršiti visokofrekventne smetnje, umjesto da ih reflektira natrag u žicu. Kao što možete vidjeti, pogrešan proizvod može pogoršati performanse vašeg uređaja.

Feritne jezgre

Debeli feritni cilindri najučinkovitiji su u rješavanju smetnji. No, treba imati na umu da su preglomazni filteri vrlo nezgodni za korištenje, a rezultati njihova rada u praksi teško da će se puno razlikovati od onih nešto manjih. Filtri uvijek trebaju biti odgovarajuće veličine: idealno bi bilo da unutarnji promjer odgovara žici, a širina treba da odgovara širini kabelskog konektora.

Također, ne zaboravite da ne samo da feritni filtri pomažu u borbi protiv buke. Na primjer, za bolju vodljivost preporuča se korištenje kabela s velikim poprečnim presjekom. Prilikom odabira duljine kabela, ne biste trebali napraviti veliku marginu duljine između spojenih uređaja. Osim toga, loša kvaliteta veze između žice i konektora također može poslužiti kao izvor smetnji.

Označavanje feritnih prstenova

Najčešći tip oznake feritnog prstena je sljedeći: K D×d×N, gdje je:

- K je skraćenica za "prsten";

- D - vanjski promjer proizvoda;

- d - unutarnji promjer feritnog prstena;

- H – visina filtra.

Uz ukupne dimenzije proizvoda, u oznaci je šifrirana vrsta feromagnetnog materijala. Primjer unosa može izgledati ovako: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6. Druga polovica odgovara ukupnim dimenzijama prstena, a početna magnetska permeabilnost je šifrirana u prvoj (20 Μ _{i). Osim ovih parametara, u referentnom opisu svaki proizvođač navodi kritičnu frekvenciju, parametre histerezne petlje, otpornost i Curie temperaturu za određeni proizvod.}

Kako se inače koriste feritni prstenovi

Osim dobro poznate primjene kao visokofrekventna zaštita, za izradu transformatora koriste se feromagnetski materijali. Često se mogu vidjeti u napajanjima računala. Dobro je poznato da je feritni prstenasti transformator vrlo učinkovit u uravnoteženim miješalicama. Međutim, ne znaju svi da postoji mogućnost "rastezanja" balansiranja. Ova modifikacija transformatora može točnije izvesti operaciju balansiranja. Osim toga, transformatori na feritnim prstenovima naširoko se koriste za usklađivanje izlaznih i ulaznih otpora kaskada tranzistorskih uređaja. U tom slučaju se transformiraju aktivni i reaktivni otpori. Zahvaljujući potonjem, ovaj se uređaj može koristiti za promjenu raspona podešavanja kapacitivnosti. Pull-down transformatori rade znatno ispod 10 MHz.

Zaključak

Onima kojiako vas zanima kako sami namotati feritni prsten, treba imati na umu da se serijska impedancija koju uvodi feritna jezgra visoke frekvencije lako može povećati tako da se na njoj napravi nekoliko zavoja vodiča. Kao što teorija elektrotehnike sugerira, impedancija takvog sustava će rasti s kvadratom broja zavoja. Ali to je u teoriji, ali u praksi je slika nešto drugačija zbog nelinearnosti feromagnetskih materijala i gubitaka u njima.

Par zavoja na jezgri povećava impedanciju ne četiri puta koliko bi trebala biti, već nešto manje. Kao rezultat toga, kako bi nekoliko zavoja moglo stati u kabelski filtar, potrebno je odabrati prsten očito veće veličine. Ako to nije prihvatljivo, a žica mora ostati iste duljine, bolje je koristiti nekoliko filtera.