Ferritgyűrű – mi ez? Hogyan készítsünk ferritgyűrűt saját kezűleg?

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-02 13:56

Mindannyian láttunk már kis hengereket a tápkábeleken vagy a megfelelő elektronikai eszközökhöz tartozó kábeleken. Megtalálhatók a leggyakoribb számítógépes rendszereken, mind az irodában, mind otthon, a vezetékek végén, amelyek összekötik a rendszeregységet a billentyűzettel, egérrel, monitorral, nyomtatóval, szkennerrel stb. Ezt az elemet a " ferritgyűrű" (vagy ferritszűrő). Ebben a cikkben megvizsgáljuk, hogy a számítógép- és nagyfrekvenciás berendezések gyártói milyen célból szerelik fel kábeltermékeiket az említett elemekkel.

Fő cél

A ferritgyűrű csökkentheti a rádiófrekvenciás és az elektromágneses interferencia hatását a vezetéken keresztül továbbított jelre. Mind a számítógépek, mind az egyéb tápegységek hosszú jel- és tápkábelei parazita tulajdonságokkal rendelkeznek,vagyis antennaként működnek. Nagyon hatékonyan sugározzák ki a készülék belsejében keletkező különféle zajokat a külső környezetbe, ezáltal interferenciát keltenek a rádióállomásokon rádiójel vételekor és más elektronikus berendezésekben. És fordítva, amikor rádióadó eszközöktől interferencia érkezik a levegőből, a számítógép vagy más elektronikus eszköz meghibásodhat. Itt ennek a jelenségnek a kiküszöbölésére ferritgyűrűt használnak a tápkábelen vagy a megfelelő kábelen.

Fizikai tulajdonságok

A ferrit egy ferrimágnes, amely nem vezet elektromosságot, vagyis valójában mágneses szigetelő. Ebben az anyagban nem keletkeznek örvényáramok, ezért nagyon gyorsan újramágneseződik - a külső elektromágneses mezők frekvenciájával időben. Ez az anyagi tulajdonság az elektronikus eszközök hatékony védelmének alapja. A kábelen viselt ferritgyűrű nagy aktív impedanciát képes létrehozni a közös módusú áramoknál.

Ez az anyag vas-oxidok és más fémek oxidjainak kémiai kombinációjából jön létre. Egyedülálló mágneses jellemzőkkel és alacsony elektromos vezetőképességgel rendelkezik. Ennek köszönhetően a ferriteknek gyakorlatilag nincs versenytársa a nagyfrekvenciás technológiában más mágneses anyagok között. A 2000nm-es ferritgyűrűk jelentősen megnövelik a kábel induktivitását (több száz-ezerszeresére), ami biztosítja a nagyfrekvenciás interferencia elnyomását. Ezt az elemet a gyártás során szerelik fel a vezetékre, vagy két félkörre vágva közvetlenül a gyártás után helyezik a vezetékre. ferritA szűrő műanyag tokba van csomagolva. Ha felvágja, egy fémdarabot láthat benne.

Szükségem van ferritszűrőre? Vagy ez egy újabb átverés?

A számítógépek nagyon "zajos" (elektromágneses) eszközök. Tehát a rendszeregységben lévő alaplap egy kilohertz frekvencián képes oszcillálni. A billentyűzet mikrochippel rendelkezik, amely szintén magas frekvencián működik. Mindez a rendszer közelében úgynevezett rádiózaj keletkezéséhez vezet. A legtöbb esetben ezeket úgy szüntetik meg, hogy a táblát fém tokkal leárnyékolják az elektromágneses mezőktől. Egy másik zajforrás azonban a különböző eszközöket összekötő rézvezetékek. Valójában hosszú antennákként működnek, amelyek más rádió- és televíziókészülékek kábeleiből veszik fel a jeleket, és befolyásolják "a saját" eszközük működését. A ferritszűrő kiküszöböli az elektromágneses zajt és a sugárzott jeleket. Ezek az elemek az elektromágneses nagyfrekvenciás rezgéseket hőenergiává alakítják. Ezért vannak a legtöbb kábel végén felszerelve.

A megfelelő ferritszűrő kiválasztása

Ha saját kezűleg szeretné felszerelni a ferritgyűrűt a kábelre, ismernie kell ezeknek a termékeknek a típusait. Végül is a vezeték típusától és vastagságától függ, hogy milyen szűrőt (milyen anyagból) kell használni. Például egy többeres kábelre (tápkábelre, adatkábelre, video- vagy USB interfészre) szerelt gyűrű egy úgynevezett közös módú transzformátort hoz létre ebben a szakaszban, áthaladva.fázisellenes jelek, amelyek hasznos információkat hordoznak, és a közös módú interferenciát is tükrözik. Ebben az esetben nem abszorbeáló ferritet kell használni az információátvitel megzavarásának elkerülése érdekében, hanem magasabb frekvenciájú ferromanyagot. De célszerűbb olyan anyagból ferritgyűrűt választani az antennakábelhez, amely eloszlatja a nagyfrekvenciás interferenciát, ahelyett, hogy visszaverné őket a vezetékbe. Amint láthatja, a nem megfelelő termék ronthatja eszköze teljesítményét.

Ferrit magok

A vastag ferrithengerek a leghatékonyabbak az interferencia kezelésében. Nem szabad azonban elfelejteni, hogy a túl terjedelmes szűrők használata nagyon kényelmetlen, és a gyakorlatban végzett munkájuk eredménye alig különbözik a kicsit kisebb szűrőkétől. A szűrőknek mindig megfelelő méretűnek kell lenniük: ideális esetben a belső átmérőnek meg kell egyeznie a vezetékkel, a szélessége pedig a kábelcsatlakozó szélességével.

Ne felejtse el, hogy nem csak a ferritszűrők segítenek a zaj elleni küzdelemben. Például a jobb vezetőképesség érdekében nagy keresztmetszetű kábelek használata javasolt. A kábel hosszának kiválasztásakor ne hagyjon nagy távolságot a csatlakoztatott eszközök között. Emellett a vezeték és a csatlakozó közötti kapcsolat rossz minősége is zavarforrásként szolgálhat.

Ferritgyűrűk jelölése

A ferritgyűrűs jelölések leggyakoribb típusa a következő: K D×d×N, ahol:

- K a "gyűrű" rövidítése;

- D - a termék külső átmérője;

- d - a ferritgyűrű belső átmérője;

- H – szűrő magassága.

A termék teljes méretein kívül a ferromágneses anyag típusa is titkosítva van a jelölésben. Példa egy bejegyzésre a következőképpen nézhet ki: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6. A második fele a gyűrű teljes méretének felel meg, és a kezdeti mágneses permeabilitás az elsőben van titkosítva (20 Μ _{i). Ezeken a paramétereken kívül a referencia leírásban minden gyártó megadja az adott termék kritikus frekvenciáját, hiszterézis hurok paramétereit, ellenállását és Curie hőmérsékletét.}

Hogyan használják a ferritgyűrűket?

A nagyfrekvenciás árnyékolásként jól ismert alkalmazás mellett ferromágneses anyagokat is használnak transzformátorok gyártásához. Gyakran láthatók a számítógép tápegységeiben. Köztudott, hogy a ferritgyűrűs transzformátor nagyon hatékony a kiegyensúlyozott keverőkben. Azt azonban nem mindenki tudja, hogy van lehetőség az egyensúlyozás "nyújtására". A transzformátor ezen módosítása pontosabban tudja végrehajtani a kiegyensúlyozási műveletet. Ezenkívül a ferritgyűrűs transzformátorokat széles körben használják a tranzisztoros eszközök kaszkádjainak kimeneti és bemeneti ellenállásának összehangolására. Ebben az esetben az aktív és reaktív ellenállások átalakulnak. Utóbbinak köszönhetően ezzel az eszközzel lehet változtatni a kapacitás hangolási tartományait. A lehúzható transzformátorok jóval 10 MHz alatt működnek.

Következtetés

Azoknak, akikHa valakit érdekel, hogyan lehet saját maga feltekerni egy ferritgyűrűt, akkor vegye figyelembe, hogy a nagyfrekvenciás ferritmag által bevezetett soros impedancia könnyen növelhető, ha több vezetéket hajt végre rajta. Az elektrotechnikai elmélet szerint egy ilyen rendszer impedanciája a fordulatok számának négyzetével nő. De ez elméletben így van, de a gyakorlatban némileg más a kép a ferromágneses anyagok nemlinearitása és a bennük lévő veszteségek miatt.

Egy pár fordulat a magon nem négyszeresére növeli az impedanciát, mint kellene, hanem valamivel kevésbé. Ebből kifolyólag ahhoz, hogy egy kábelszűrőbe több menet is beleférjen, nyilvánvalóan nagyobb méretű gyűrűt kell választani. Ha ez nem elfogadható, és a vezetéknek azonos hosszúságúnak kell maradnia, jobb több szűrőt használni.