Gyűrűs ferritek
(515)A ferritgyűrűk a ferritszűrők családjába tartoznak, más néven ferritmagok. Ezek a szűrők különböző méretűek és formájúak, mint például a forgástengelyük mentén lyukkal ellátott hengerek vagy a korábban említett gyűrűk. Gyakran megtalálhatók különféle típusú kábelek és vezetékek végén, pl. számítógépes egerek, kapcsolóüzemű tápegységek vagy USB-kábelek, esetenként akár mindkét oldalon, a csatlakozók közelében, és így közel egy adott eszköz be- és kimenetéhez.
Hogyan működik a ferritgyűrű?
A ferritszűrők a legegyszerűbben fogalmazva arra szolgálnak, hogy mindkét irányban elnyomják a nagyfrekvenciás zavarokat. Működésük nem sokban különbözik az általánosan használt fojtótekercsektől vagy induktoroktól. Alkalmazásaikban a ferritek elsődleges jellemzője az impedancia, de közvetve egyfajta kapacitást és ellenállást is bevezethetnek az áramkörbe. Egyenáramú és váltakozó áramú vezetőkre egyaránt alkalmazva aluláteresztő szűrőként működnek, elnyomják a nagyobb frekvenciákon az interferenciát, és valójában hőenergiává alakítják az energiájukat, amely aztán a környezetbe kerül. Az interferencia következménye lehet pl. a kimeneti jel közelében elhelyezkedő másik eszköz vagy elektronikus áramkör elektromágneses hatása. Ilyen helyzet jellemző pl. kapcsolóüzemű tápegységeknél, működésük sajátosságai és nagyfrekvenciás kapcsolóáramok miatt. Ezt az interferenciát elektromágneses interferenciának, az úgynevezett EMI vagy RFI (rádiófrekvenciás interferencia) zajnak nevezik. A vezetőn átfolyó áram Ampère-törvény szerint mágneses teret hoz létre körülötte. Áraminterferencia esetén ez a mező nem állandó, és ingadozásoknak van kitéve, amelyek azután kölcsönhatásba lépnek a ferritszűrővel. Ez pedig elnyomja a vezetőben fellépő elektromos jel interferenciát.
Egyszerűen fogalmazva, az interferencia frekvencia növekedésével nő annak a vezetőnek az impedanciája, amelybe a ferritmag be van ágyazva. Ez azonban csak félig igaz. A ferriteknek olyan frekvencia-karakterisztikája van, amely megmutatja, hogy mely rezgőfeszültség-frekvenciaértékeknél a legnagyobb az impedanciájuk. Egy bizonyos frekvenciaérték átlépése után azonban az impedanciájuk ismét csökkenni kezd. A megfelelő ferritgyűrű kiválasztásakor kiemelten fontos, hogy olyan gyűrűt válasszunk, amelynek impedancia értéke a legmagasabb rendszerünk interferencia frekvenciáihoz. Megtalálásukra, egyben a megfelelő szűrő kiválasztására kísérletek, tesztek is végezhetők, pl. frekvenciaanalízissel, más néven spektrumanalízissel.
A ferritgyűrűk kiválasztása – mit kell keresni?
Olyan elektronikus áramkör tervezésénél, amelyben ferritgyűrűt kívánunk alkalmazni, annak felmelegedésével kell számolni. Ezért megfelelő passzív vagy aktív hűtést kell biztosítani kényszerített levegőkeringtetéssel, pl. egy ventilátorral. A nagy áramértékek és a nagy interferenciák nagy frekvenciákon nemcsak jelentős hőkibocsátást okoznak, hanem a ferritmag telítődéséhez, azaz induktivitásának akár 90%-os csökkenéséhez is vezethetnek.
Ferritgyűrűk alkalmazás
A ferritmag egy egyszerű és olcsó módja annak, hogy aluláteresztő szűrést alkalmazzunk egy már meglévő kábelinfrastruktúrán, például fojtótekercs vagy más szóval induktor létrehozásával. A ferritgyűrűk esetén elegendő egy vezetőt többször (általában 5-7) áttekerni a gyűrű közepén, hogy megfelelő szűrést biztosítsunk a nagyfrekvenciás interferencia ellen.
A ferritgyűrűk megtalálhatók a kültéri kábelezésekben, de a ferritszűrőkkel ugyanilyen gyakran találkozhatunk különféle berendezésekben, pl. ferrit gyöngyök vagy fojtótekercsek formájában, a bejövő teljesítmény szűrőjeként, de a jelek szűrésére is alkalmas közvetlenül PCB-n, tranzisztorok, mikroprocesszorok és egyéb integrált áramkörök, valamint csatlakozók közelében.
A ferritszűrők alkalmazása olyan készülékeknél is hasznos, amelyek rádiófrekvenciás energiát bocsátanak ki, mert ilyenkor a kábel antennaként viselkedhet, így a továbbított jel torz lesz. Egy ilyen jelenség a táplált eszközök kiszámíthatatlan viselkedéséhez vezethet. Ugyanez fordulhat elő jelkábeleknél, amelyek torzulást okozhatnak az integrált áramkörök közötti kommunikációban.A ferritgyűrű kiválasztásakor több tényezőre kell figyelni, az adott alkalmazástól, a vezetőn átfolyó áramoktól, valamint a rendelkezésre álló helytől függően, pl. adott készülékházban. Figyelembe vehetők a szűrő méretei, beleértve a belső nyílást, aminek lehetővé kell tennie egy adott átmérőjű vezeték többszöri áttekerését a középpontján, a mag anyagát, amely a frekvencia karakterisztikáját tükrözi, és az induktivitási tényezőt. A ferritmag kiválasztása előtt érdemes elolvasni a gyártó által biztosított részletes műszaki dokumentációt is, amely minden fontos információt tartalmaz majd az előbb említett jellemzőkkel együtt.
Raktár:
