बातम्या

एक सामान्य परिस्थिती: एक डिझाईन अभियंता EMC समस्या अनुभवत असलेल्या सर्किटमध्ये फेराइट मणी घालतो, फक्त मणीमुळे अवांछित आवाज खराब होतो हे शोधण्यासाठी. हे कसे असू शकते? समस्या आणखी वाढवल्याशिवाय फेराइट मणी आवाजाची ऊर्जा काढून टाकू नये का?
या प्रश्नाचे उत्तर अगदी सोपे आहे, परंतु जे ईएमआय समस्या सोडवण्यासाठी बहुतेक वेळ घालवतात त्यांना वगळता ते व्यापकपणे समजू शकत नाही. सोप्या भाषेत सांगायचे तर, फेराइट मणी फेराइट मणी नाहीत, फेराइट मणी नाहीत, इ. बहुतेक फेराइट मणी उत्पादक प्रदान करतात. एक सारणी जी त्यांची भाग संख्या सूचीबद्ध करते, काही दिलेल्या वारंवारता (सामान्यतः 100 मेगाहर्ट्झ), डीसी प्रतिरोध (डीसीआर), कमाल रेट केलेले वर्तमान आणि काही परिमाणे माहिती (तक्ता 1 पहा). सर्व काही जवळजवळ मानक आहे. डेटामध्ये काय दर्शविलेले नाही शीट ही भौतिक माहिती आणि संबंधित वारंवारता कार्यक्षमता वैशिष्ट्ये आहे.
फेराइट मणी हे एक निष्क्रिय उपकरण आहे जे सर्किटमधून उष्णतेच्या स्वरूपात ध्वनी ऊर्जा काढून टाकू शकते. चुंबकीय मणी विस्तृत वारंवारता श्रेणीमध्ये प्रतिबाधा निर्माण करतात, ज्यामुळे या वारंवारता श्रेणीतील अवांछित आवाज उर्जेचा सर्व किंवा काही भाग काढून टाकतात. DC व्होल्टेज ऍप्लिकेशन्ससाठी ( जसे की IC ची Vcc लाईन), आवश्यक सिग्नल आणि/किंवा व्होल्टेज किंवा करंट सोर्स (I2 x DCR लॉस) मध्ये मोठ्या प्रमाणात पॉवर लॉस टाळण्यासाठी डीसी रेझिस्टन्स व्हॅल्यू कमी असणे इष्ट आहे. तथापि, ते असणे इष्ट आहे. ठराविक परिभाषित वारंवारता श्रेणींमध्ये उच्च प्रतिबाधा. म्हणून, प्रतिबाधा वापरलेल्या सामग्रीशी संबंधित आहे (पारगम्यता), फेराइट मणीचा आकार, विंडिंगची संख्या आणि वळणाची रचना. साहजिकच, दिलेल्या घरांच्या आकारात आणि विशिष्ट सामग्री वापरली जाते. , जितके जास्त विंडिंग तितके प्रतिबाधा जास्त, परंतु अंतर्गत कॉइलची भौतिक लांबी जास्त असल्याने, यामुळे उच्च डीसी प्रतिरोध देखील निर्माण होईल. या घटकाचा रेट केलेला प्रवाह त्याच्या DC प्रतिरोधनाच्या व्यस्त प्रमाणात आहे.
EMI ऍप्लिकेशन्समध्ये फेराइट मणी वापरण्याच्या मूलभूत पैलूंपैकी एक म्हणजे घटक रेझिस्टन्स फेजमध्ये असणे आवश्यक आहे. याचा अर्थ काय? सोप्या भाषेत सांगायचे तर, याचा अर्थ "R" (AC resistance) "XL" (प्रेरणात्मक) पेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे. अभिक्रिया).फ्रिक्वेन्सीजमध्ये XL>R (कमी वारंवारता) हा घटक रेझिस्टरपेक्षा इंडक्टर सारखा असतो. R> XL च्या वारंवारतेवर, भाग रेझिस्टर प्रमाणे वागतो, जो फेराइट मण्यांची आवश्यक वैशिष्ट्ये आहे. ज्या वारंवारतेवर “R” “XL” पेक्षा मोठा होतो तिला “क्रॉसओव्हर” वारंवारता म्हणतात. हे आकृती 1 मध्ये दाखवले आहे, जेथे या उदाहरणात क्रॉसओव्हर वारंवारता 30 MHz आहे आणि लाल बाणाने चिन्हांकित केली आहे.
याकडे पाहण्याचा आणखी एक मार्ग म्हणजे घटक त्याच्या इंडक्टन्स आणि रेझिस्टन्स टप्प्यांमध्ये प्रत्यक्षात काय कामगिरी करतो. इतर ऍप्लिकेशन्सप्रमाणे जिथे इंडक्टरचा प्रतिबाधा जुळत नाही, येणाऱ्या सिग्नलचा काही भाग स्त्रोताकडे परत परावर्तित होतो. फेराइट मणीच्या दुसऱ्या बाजूला असलेल्या संवेदनशील उपकरणांसाठी काही संरक्षण प्रदान करते, परंतु ते सर्किटमध्ये "L" देखील समाविष्ट करते, ज्यामुळे अनुनाद आणि दोलन (रिंगिंग) होऊ शकते. म्हणून, जेव्हा चुंबकीय मणी निसर्गात अद्याप प्रेरक असतात, तेव्हा भाग ध्वनी ऊर्जा परावर्तित होईल आणि ध्वनी उर्जेचा काही भाग निघून जाईल, इंडक्टन्स आणि प्रतिबाधा मूल्यांवर अवलंबून.
जेव्हा फेराइट मणी त्याच्या प्रतिरोधक अवस्थेत असतो, तेव्हा घटक एखाद्या रोधकाप्रमाणे वागतो, त्यामुळे तो आवाज ऊर्जा अवरोधित करतो आणि सर्किटमधून ती ऊर्जा शोषून घेतो, आणि ती उष्णतेच्या स्वरूपात शोषून घेतो. जरी काही इंडक्टर्स प्रमाणेच बांधले गेले असले तरी समान प्रक्रिया, उत्पादन लाइन आणि तंत्रज्ञान, यंत्रसामग्री आणि काही समान घटक सामग्री, फेराइट बीड्स हानीकारक फेराइट सामग्री वापरतात, तर इंडक्टर कमी नुकसान लोह ऑक्सिजन सामग्री वापरतात. हे आकृती 2 मधील वक्र मध्ये दर्शविले आहे.
आकृती [μ''] दर्शविते, जी हानीकारक फेराइट मणी सामग्रीचे वर्तन प्रतिबिंबित करते.
100 MHz वर प्रतिबाधा देण्यात आली आहे ही वस्तुस्थिती देखील निवड समस्येचा एक भाग आहे. EMI च्या बऱ्याच प्रकरणांमध्ये, या वारंवारतेवरील प्रतिबाधा अप्रासंगिक आणि दिशाभूल करणारा आहे. या "बिंदू" चे मूल्य प्रतिबाधा वाढते किंवा कमी होते हे दर्शवत नाही. , सपाट होतो, आणि प्रतिबाधा या फ्रिक्वेन्सीवर त्याच्या सर्वोच्च मूल्यापर्यंत पोहोचते, आणि सामग्री अद्याप त्याच्या इंडक्टन्स टप्प्यात आहे किंवा त्याचे प्रतिकार टप्प्यात रूपांतरित झाले आहे की नाही. खरेतर, अनेक फेराइट मणी पुरवठादार एकाच फेराइट मणीसाठी एकाधिक सामग्री वापरतात, किंवा किमान डेटा शीटमध्ये दाखवल्याप्रमाणे. आकृती 3 पहा. या आकृतीतील सर्व 5 वक्र वेगवेगळ्या 120 ओम फेराइट मणीसाठी आहेत.
त्यानंतर, वापरकर्त्याने फेराइट मणीची वारंवारता वैशिष्ट्ये दर्शविणारी प्रतिबाधा वक्र प्राप्त करणे आवश्यक आहे. विशिष्ट प्रतिबाधा वक्रचे उदाहरण आकृती 4 मध्ये दर्शविले आहे.
आकृती 4 एक अतिशय महत्त्वाची वस्तुस्थिती दर्शविते. हा भाग 100 मेगाहर्ट्झच्या वारंवारतेसह 50 ओम फेराइट मणी म्हणून नियुक्त केला आहे, परंतु त्याची क्रॉसओव्हर वारंवारता सुमारे 500 मेगाहर्ट्झ आहे आणि ती 1 ते 2.5 GHz दरम्यान 300 ohms पेक्षा जास्त मिळवते. पुन्हा, फक्त डेटा शीट पाहिल्याने वापरकर्त्याला हे कळणार नाही आणि ते दिशाभूल करणारे असू शकते.
आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, सामग्रीचे गुणधर्म बदलतात. फेराइटचे मणी बनवण्यासाठी फेराइटचे अनेक प्रकार वापरले जातात. काही साहित्य उच्च नुकसान, ब्रॉडबँड, उच्च वारंवारता, कमी अंतर्भूत नुकसान आणि असेच आहेत. आकृती 5 सामान्य गटबद्धता दर्शवते. अनुप्रयोग वारंवारता आणि प्रतिबाधा.
आणखी एक सामान्य समस्या अशी आहे की सर्किट बोर्ड डिझायनर कधीकधी त्यांच्या मंजूर घटक डेटाबेसमध्ये फेराइट मणी निवडण्यापुरते मर्यादित असतात. जर कंपनीकडे फक्त काही फेराइट मणी असतील ज्यांना इतर उत्पादनांमध्ये वापरण्यासाठी मान्यता दिली गेली असेल आणि ते समाधानकारक मानले गेले असेल तर, बर्याच बाबतीत, इतर साहित्य आणि भाग क्रमांकांचे मूल्यांकन करणे आणि मंजूर करणे आवश्यक नाही. अलीकडच्या काळात, यामुळे वर वर्णन केलेल्या मूळ EMI आवाज समस्येचे काही त्रासदायक परिणाम वारंवार घडले आहेत. पूर्वीची प्रभावी पद्धत पुढील प्रकल्पासाठी लागू होऊ शकते, किंवा ती प्रभावी असू शकत नाही. तुम्ही फक्त मागील प्रकल्पाच्या EMI सोल्यूशनचे अनुसरण करू शकत नाही, विशेषत: जेव्हा आवश्यक सिग्नलची वारंवारता बदलते किंवा घड्याळ उपकरणे बदलण्यासारख्या संभाव्य रेडिएटिंग घटकांची वारंवारता.
तुम्ही आकृती 6 मधील दोन प्रतिबाधा वक्र पाहिल्यास, तुम्ही दोन समान नियुक्त भागांच्या भौतिक प्रभावांची तुलना करू शकता.
या दोन घटकांसाठी, 100 MHz वरील प्रतिबाधा 120 ohms आहे. "B" सामग्रीचा वापर करून, डावीकडील भागासाठी, कमाल प्रतिबाधा सुमारे 150 ohms आहे, आणि तो 400 MHz वर प्राप्त होतो. उजवीकडील भागासाठी , “D” मटेरियल वापरून, कमाल प्रतिबाधा 700 ohms आहे, जी अंदाजे 700 MHz वर गाठली जाते. परंतु सर्वात मोठा फरक म्हणजे क्रॉसओवर वारंवारता. अल्ट्रा-हाय लॉस “B” मटेरियल 6 MHz (R> XL) वर संक्रमण होते. , तर अतिशय उच्च वारंवारता "D" सामग्री सुमारे 400 MHz वर प्रेरक राहते. कोणता भाग वापरायचा आहे? ते प्रत्येक वैयक्तिक अनुप्रयोगावर अवलंबून असते.
आकृती 7 ईएमआय दाबण्यासाठी जेव्हा चुकीचे फेराइट मणी निवडले जातात तेव्हा उद्भवणाऱ्या सर्व सामान्य समस्या दर्शविते. फिल्टर न केलेला सिग्नल 3.5V, 1 यूएस पल्सवर 474.5 mV अंडरशूट दर्शवितो.
उच्च-नुकसान प्रकारची सामग्री (मध्यभागी प्लॉट) वापरल्याच्या परिणामात, भागाच्या क्रॉसओव्हर वारंवारतेमुळे मोजमापाचा अंडरशूट वाढतो. सिग्नल अंडरशूट 474.5 mV वरून 749.8 mV पर्यंत वाढतो. सुपर हाय लॉस मटेरियलमध्ये कमी क्रॉसओवर वारंवारता आणि चांगली कामगिरी. या ऍप्लिकेशनमध्ये वापरण्यासाठी ते योग्य साहित्य असेल (उजवीकडील चित्र). हा भाग वापरून अंडरशूट 156.3 mV पर्यंत कमी केले आहे.
मण्यांमधून थेट प्रवाह जसजसा वाढत जातो, तसतसे मूळ सामग्री संतृप्त होऊ लागते. इंडक्टर्ससाठी, याला संपृक्तता प्रवाह म्हणतात आणि इंडक्टन्स मूल्यातील टक्केवारी घट म्हणून निर्दिष्ट केले जाते. फेराइट मणीसाठी, जेव्हा भाग प्रतिकार टप्प्यात असतो, तेव्हा संपृक्ततेचा परिणाम वारंवारतेसह प्रतिबाधा मूल्य कमी होण्यावर दिसून येतो. प्रतिबाधातील ही घसरण फेराइट मण्यांची परिणामकारकता आणि EMI (AC) आवाज काढून टाकण्याची त्यांची क्षमता कमी करते. आकृती 8 फेराइट मणीसाठी ठराविक DC बायस वक्रांचा संच दर्शविते.
या आकृतीमध्ये, फेराइट मणी 100 ohms वर 100 MHz वर रेट केले आहे. जेव्हा भागाला DC करंट नसतो तेव्हा हा ठराविक मोजलेला प्रतिबाधा असतो. तथापि, एकदा DC करंट लागू केल्यावर (उदाहरणार्थ, IC VCC साठी इनपुट), प्रभावी प्रतिबाधा झपाट्याने कमी होते. वरील वक्र मध्ये, 1.0 A करंट साठी, प्रभावी प्रतिबाधा 100 ohms वरून 20 ohms पर्यंत बदलते. 100 MHz. कदाचित खूप गंभीर नाही, परंतु डिझाइन अभियंत्याने लक्ष देणे आवश्यक आहे. त्याचप्रमाणे, केवळ विद्युत वैशिष्ट्यपूर्ण डेटा वापरून पुरवठादाराच्या डेटा शीटमधील घटकाचा, वापरकर्त्याला या DC पूर्वाग्रह घटनेची जाणीव होणार नाही.
उच्च-फ्रिक्वेंसी RF इंडक्टर्सप्रमाणे, फेराइट मणीच्या आतील कॉइलच्या वळणाची दिशा मणीच्या वारंवारता वैशिष्ट्यांवर खूप प्रभाव पाडते. वळणाची दिशा केवळ प्रतिबाधा आणि वारंवारता पातळी यांच्यातील संबंधांवरच परिणाम करत नाही तर वारंवारता प्रतिसाद देखील बदलते. आकृती 9 मध्ये, दोन 1000 ओम फेराइट मणी समान आकार आणि समान सामग्रीसह, परंतु दोन भिन्न वळण कॉन्फिगरेशनसह दर्शविले आहेत.
डाव्या भागाची कॉइल्स उभ्या समतल भागावर जखमेच्या आहेत आणि क्षैतिज दिशेने स्टॅक केलेली आहेत, ज्यामुळे उजव्या बाजूच्या भागापेक्षा जास्त प्रतिबाधा आणि उच्च वारंवारता प्रतिसाद निर्माण होतो आणि क्षैतिज समतल भागात जखमेच्या आणि उभ्या दिशेने स्टॅक केलेले आहे. हे अंशतः कारण आहे. शेवटच्या टर्मिनल आणि अंतर्गत कॉइल दरम्यान कमी झालेल्या परजीवी कॅपेसिटन्सशी संबंधित लोअर कॅपेसिटिव्ह रिॲक्टन्स (XC) पर्यंत. कमी XC उच्च स्व-अनुनाद वारंवारता निर्माण करेल आणि नंतर फेराइट मणीच्या प्रतिबाधाला तोपर्यंत वाढू देईल. उच्च स्व-अनुनाद वारंवारता पोहोचते, जे फेराइट मणीच्या मानक संरचनेपेक्षा जास्त असते प्रतिबाधा मूल्य. वरील दोन 1000 ओम फेराइट मण्यांची वक्र आकृती 10 मध्ये दर्शविली आहे.
योग्य आणि अयोग्य फेराइट मणी निवडीचे परिणाम पुढे दर्शविण्यासाठी, आम्ही वर चर्चा केलेल्या बहुतेक सामग्रीचे प्रदर्शन करण्यासाठी एक साधे चाचणी सर्किट आणि चाचणी बोर्ड वापरले. आकृती 11 मध्ये, चाचणी मंडळ तीन फेराइट मण्यांची स्थिती आणि चिन्हांकित केलेले चाचणी बिंदू दर्शविते. “A”, “B” आणि “C”, जे ट्रान्समीटर आउटपुट (TX) उपकरणापासून अंतरावर आहेत.
सिग्नलची अखंडता फेराइट मण्यांच्या आउटपुट बाजूवर तीन स्थानांपैकी प्रत्येक स्थानावर मोजली जाते आणि वेगवेगळ्या सामग्रीपासून बनवलेल्या दोन फेराइट मणींसह पुनरावृत्ती केली जाते. प्रथम सामग्री, कमी-फ्रिक्वेंसी हानीकारक "S" सामग्री, पॉइंट्सवर चाचणी केली गेली. “A”, “B” आणि “C”. पुढे, उच्च वारंवारता “D” सामग्री वापरली गेली. या दोन फेराइट मणी वापरून पॉइंट-टू-पॉइंट परिणाम आकृती 12 मध्ये दर्शविले आहेत.
"थ्रू" अनफिल्टर्ड सिग्नल मधल्या ओळीत प्रदर्शित होतो, जो क्रमशः काही ओव्हरशूट आणि अंडरशूट दर्शवितो, वाढत्या आणि पडत्या कडांवर. हे पाहिले जाऊ शकते की वरील चाचणी परिस्थितीसाठी योग्य सामग्री वापरून, कमी वारंवारता हानीकारक सामग्री चांगले ओव्हरशूट दर्शवते. आणि अंडरशूट सिग्नल वाढत्या आणि घसरत असलेल्या कडांवर सुधारणा. हे परिणाम आकृती 12 च्या वरच्या पंक्तीमध्ये दर्शविले आहेत. उच्च-फ्रिक्वेंसी सामग्री वापरल्यामुळे रिंगिंग होऊ शकते, ज्यामुळे प्रत्येक स्तर वाढतो आणि अस्थिरतेचा कालावधी वाढतो. हे चाचणी परिणाम आहेत. खालच्या ओळीत दर्शविले आहे.
आकृती 13 मध्ये दर्शविलेल्या क्षैतिज स्कॅनमध्ये शिफारस केलेल्या वरच्या भागामध्ये (आकृती 12) फ्रिक्वेन्सीसह EMI मधील सुधारणा पाहता, हे लक्षात येते की सर्व फ्रिक्वेन्सीसाठी, हा भाग EMI स्पाइक्स लक्षणीयरीत्या कमी करतो आणि एकूण आवाज पातळी 30 वर कमी करतो. अंदाजे 350 MHz श्रेणीमध्ये, स्वीकार्य पातळी लाल रेषेने हायलाइट केलेल्या EMI मर्यादेपेक्षा खूपच कमी आहे. हे क्लास बी उपकरणांसाठी (युनायटेड स्टेट्समधील FCC भाग 15) सामान्य नियामक मानक आहे. फेराइट मण्यांमध्ये वापरलेली “S” सामग्री विशेषतः या कमी फ्रिक्वेन्सीसाठी वापरली जाते. हे पाहिले जाऊ शकते की एकदा वारंवारता 350 MHz पेक्षा जास्त झाली की, “S” मटेरियलचा मूळ, फिल्टर न केलेल्या EMI नॉइज लेव्हलवर मर्यादित प्रभाव पडतो, परंतु ते 750 MHz वर सुमारे 6 dB ने कमी करते. जर EMI नॉइज समस्येचा मुख्य भाग 350 MHz पेक्षा जास्त असेल, तर तुम्हाला हे करणे आवश्यक आहे. उच्च वारंवारता फेराइट सामग्रीचा वापर विचारात घ्या ज्यांचे स्पेक्ट्रममध्ये जास्तीत जास्त प्रतिबाधा जास्त आहे.
अर्थात, सर्व रिंगिंग (आकृती 12 च्या तळाच्या वक्र मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे) सामान्यतः वास्तविक कार्यप्रदर्शन चाचणी आणि/किंवा सिम्युलेशन सॉफ्टवेअरद्वारे टाळले जाऊ शकतात, परंतु आशा आहे की हा लेख वाचकांना बऱ्याच सामान्य चुका टाळण्यास अनुमती देईल आणि कमी करण्याची आवश्यकता कमी करेल. योग्य फेराइट मण्यांची वेळ निवडा आणि EMI समस्या सोडवण्यासाठी फेराइट मणी आवश्यक असताना अधिक "शिक्षित" प्रारंभिक बिंदू प्रदान करा.
शेवटी, अधिक निवडी आणि डिझाइन लवचिकतेसाठी केवळ एकच भाग क्रमांक न ठेवता फेराइट मण्यांची मालिका किंवा मालिका मंजूर करणे सर्वोत्तम आहे. हे लक्षात घेतले पाहिजे की भिन्न पुरवठादार भिन्न सामग्री वापरतात आणि प्रत्येक पुरवठादाराच्या वारंवारतेच्या कामगिरीचे पुनरावलोकन करणे आवश्यक आहे. , विशेषत: जेव्हा एकाच प्रकल्पासाठी अनेक खरेदी केल्या जातात. प्रथमच हे करणे थोडे सोपे आहे, परंतु एकदा का भाग एका नियंत्रण क्रमांकाखाली घटक डेटाबेसमध्ये प्रविष्ट केले की, ते कुठेही वापरले जाऊ शकतात. महत्त्वाची गोष्ट अशी आहे की भिन्न पुरवठादारांकडून भागांची वारंवारता कार्यप्रदर्शन भविष्यात इतर अनुप्रयोगांची शक्यता दूर करण्यासाठी समान आहे. समस्या उद्भवली. भिन्न पुरवठादारांकडून समान डेटा प्राप्त करणे आणि कमीतकमी प्रतिबाधा वक्र असणे हा सर्वोत्तम मार्ग आहे. हे देखील सुनिश्चित करेल की तुमच्या EMI समस्येचे निराकरण करण्यासाठी योग्य फेराइट मणी वापरल्या गेल्या आहेत.
क्रिस बर्केट हे 1995 पासून TDK मध्ये काम करत आहेत आणि आता ते एक वरिष्ठ ऍप्लिकेशन इंजिनीअर आहेत, जे मोठ्या संख्येने निष्क्रिय घटकांना समर्थन देतात. ते उत्पादन डिझाइन, तांत्रिक विक्री आणि मार्केटिंगमध्ये गुंतलेले आहेत. श्री. बर्केट यांनी अनेक मंचांवर तांत्रिक शोधनिबंध लिहिले आणि प्रकाशित केले आहेत. श्री. बर्केटने ऑप्टिकल/मेकॅनिकल स्विचेस आणि कॅपेसिटरवर तीन यूएस पेटंट मिळवले आहेत.
इन कम्प्लायन्स हे इलेक्ट्रिकल आणि इलेक्ट्रॉनिक अभियांत्रिकी व्यावसायिकांसाठी बातम्या, माहिती, शिक्षण आणि प्रेरणा यांचा मुख्य स्त्रोत आहे.
एरोस्पेस ऑटोमोटिव्ह कम्युनिकेशन्स कंझ्युमर इलेक्ट्रॉनिक्स एज्युकेशन एनर्जी आणि पॉवर इंडस्ट्री माहिती तंत्रज्ञान वैद्यकीय सैन्य आणि राष्ट्रीय संरक्षण