Ringvormige ferrieten
(640)Ringferrieten behoren tot de familie van ferrietfilters, ook wel ferrietkernen genoemd. Deze filters bestaan er in allerlei maten en vormen, zoals cilinders met een gat langs hun draaias, of de eerder genoemde ringen. Ze zijn vaak te vinden aan de uiteinden van verschillende soorten kabels en draden, b.v. computermuizen, impuls-voedingen, of USB-kabels, soms zelfs aan beide kanten, dicht bij de stekkers, dus dicht bij de in- en uitgang "naar" en "uit" een bepaald apparaat.
Principe van de werking van ringferrieten
Ferrietfilters, in de meest eenvoudige zin uitgedrukt, worden gebruikt om, in beide richtingen, hoogfrequente storingen te onderdrukken. In hun werking verschillen ze nauwelijks van de gewoonlijk gebruikte smoor- of inductiespoelen. Ferrieten worden in hun toepassingen in de eerste plaats gekenmerkt door impedantie, maar indirect kunnen ze een soort capaciteit en ook weerstand in het systeem brengen. Toegepast op zowel gelijkstroom- als wisselstroomgeleiders, fungeren ze als een laagdoorlaatfilter, die storingen bij hogere frequenties onderdrukt, en in feite hun energie afvoert door die om te zetten in thermische energie, die dan aan de omgeving wordt afgestaan. Deze storingen kunnen het gevolg zijn van b.v. elektromagnetische beïnvloeding door een ander apparaat of een elektronische schakeling die zich in de buurt van het uitgangssignaal bevindt. Een dergelijke situatie is typisch voor b.v. impulsvoedingen, hetgeen verband houdt met het specifieke karakter van hun werking en de schakelstromen met hoge frequentie. Deze storingen worden elektromagnetische interferentie genoemd, dus EMI (engels: electromagnetic interference) of RFI (engels: radio-frequency interference). Een stroom die door een geleider loopt, creëert volgens de wet van Ampère een magnetisch veld eromheen. In het geval van stroomstoringen is dit veld niet constant en ondergaat het schommelingen, die op hun beurt in wisselwerking treden met het ferrietfilter. Dit verzwakt dan weer de interferentie van het elektrische signaal dat in een bepaalde geleider ontstaat.
Eenvoudig gezegd: naarmate de frequentie van de interferentie toeneemt, neemt de impedantie van de geleider waarop de ferrietkern is aangebracht toe. Dit is echter maar half waar. Ferrieten hebben frequentiekarakteristieken die aangeven voor welke waarden van de oscillerende spanningsfrequentie ze de hoogste impedantie hebben. Na het overschrijden van een bepaalde frequentiewaarde begint hun impedantie echter weer af te nemen. Bij de keuze van een geschikt ringferriet is het uiterst belangrijk er een te kiezen waarvan de impedantie de hoogste waarden aanneemt voor de storingsfrequenties die in ons systeem voorkomen. Om die te vinden, en tegelijk een geschikt filter te kiezen, kunnen experimenten en proeven worden uitgevoerd, bijvoorbeeld met frequentie-analyse, ook wel spectrum-analyse genoemd.
Ringferrieten kiezen - waar moet men op letten?
Bij het ontwerpen van een elektronische schakeling, waarin wij een ringferriet zullen willen gebruiken, moeten wij rekening houden met het feit van de verhitting ervan. Er moet dus gezorgd worden voor voldoende passieve of actieve koeling door middel van geforceerde luchtcirculatie, b.v. door een ventilator. Hoge stroomwaarden en grote interferenties bij hoge frequenties zullen niet alleen een aanzienlijke hoeveelheid warmte afgeven, maar kunnen ook leiden tot verzadiging van de ferrietkern, d.w.z. een daling van de inductie ervan tot zelfs 90%.
Toepassing van ringferrieten
Ferrietkernen zijn een eenvoudige en goedkope manier om laagdoorlaatfiltering toe te passen op een reeds bestaande kabelinfrastructuur, bijvoorbeeld door een smoorspoel te maken, of met andere woorden, een inductiespoel. In het geval van ringferrieten volstaat het om een bepaalde geleider verscheidene malen, meestal 5 tot 7, door het midden rond de ring te wikkelen om een adequate filtering tegen hoogfrequente interferentie te verkrijgen.
Ringferrieten vindt men in buitenbekabeling, maar ferrietfilters vindt men even vaak binnenin verschillende soorten apparatuur, b.v. in de vorm van ferrietkralen of smoorspoelen, als filters voor inkomende stroom, maar ook om signalen direct op printplaten te filteren, in de buurt van transistors, microprocessors en andere geïntegreerde circuits en connectoren.
Het gebruik van ferrietfilters is ook handig bij apparaten die radiofrequentie-energie kunnen uitzenden, want in dat geval kan de kabel zich als een antenne gedragen, zodat het signaal dat erdoor wordt uitgezonden vervormd wordt. Een dergelijk verschijnsel kan leiden tot onvoorspelbaar gedrag van aangedreven apparaten. Hetzelfde verschijnsel kan zich ook voordoen in signaalkabels, waardoor vervormingen kunnen ontstaan in de communicatie tussen geïntegreerde schakelingen.
Bij de keuze van het geschikte ringferriet moet men op verschillende factoren letten, afhankelijk van de specifieke toepassing, de stromen die door de geleider lopen, en de beschikbare ruimte, b.v. in de behuizing van een bepaald apparaat. Er kan rekening gehouden worden met de afmetingen van het filter, waaronder de inwendige opening, die het mogelijk moet maken een draad van een bepaalde diameter verscheidene malen door het centrum ervan te wikkelen, het materiaal van de kern, dat zich zal vertalen in de frequentiekarakteristieken ervan en de inductiefactor. Alvorens een bepaalde ferrietkern te kiezen is het ook de moeite waard om de gedetailleerde technische documentatie van de fabrikant te lezen, die alle belangrijke informatie bevat, samen met de eerder genoemde kenmerken.
Magazijn:
