Ferritový prsteň – čo to je? Ako vyrobiť feritový prsteň vlastnými rukami?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-02 14:02

Každý z nás už videl malé valce na napájacích kábloch alebo na kábloch na zladenie elektronických zariadení. Možno ich nájsť na najbežnejších počítačových systémoch, v kancelárii aj doma, na koncoch vodičov, ktoré spájajú systémovú jednotku s klávesnicou, myšou, monitorom, tlačiarňou, skenerom atď. Tento prvok sa nazýva feritový krúžok“(alebo feritový filter). V tomto článku sa pozrieme na to, za akým účelom výrobcovia počítačovej a vysokofrekvenčnej techniky vybavujú svoje káblové produkty spomínanými prvkami.

Hlavný účel

Feritový krúžok môže znížiť vplyv rádiovej frekvencie a elektromagnetického rušenia na signál, ktorý sa prenáša cez kábel. Dlhé signálové a napájacie káble počítača a iných energetických zariadení majú parazitné vlastnosti,to znamená, že fungujú ako antény. Veľmi efektívne vyžarujú rôzne ruchy, ktoré vznikajú vo vnútri zariadenia do vonkajšieho prostredia, čím vytvárajú rušenie na rádiových staniciach pri príjme rádiového signálu a na iných elektronických zariadeniach. A naopak, pri rušení zo vzduchu z rádiových vysielacích zariadení môže dôjsť k poruche počítača alebo iného elektronického zariadenia. Tu, aby eliminovali tento jav, používajú feritový krúžok, ktorý sa nosí na napájacom alebo zodpovedajúcom kábli.

Fyzikálne vlastnosti

Ferit je ferimagnet, ktorý nevedie elektrinu, to znamená, že je to v skutočnosti magnetický izolátor. V tomto materiáli nevznikajú vírivé prúdy, a preto sa remagnetizuje veľmi rýchlo – v čase s frekvenciou vonkajších elektromagnetických polí. Táto vlastnosť materiálu je základom pre účinnú ochranu elektronických zariadení. Feritový krúžok nasadený na kábli je schopný vytvoriť veľkú aktívnu impedanciu pre prúdy v bežnom režime.

Tento materiál je vytvorený chemickou kombináciou oxidov železa s oxidmi iných kovov. Má jedinečné magnetické vlastnosti a nízku elektrickú vodivosť. Vďaka tomu nemajú ferity vo vysokofrekvenčnej technológii medzi ostatnými magnetickými materiálmi prakticky žiadnu konkurenciu. Feritové krúžky 2000nm výrazne zvyšujú indukčnosť kábla (niekoľko sto alebo tisíckrát), čo zaisťuje potlačenie vysokofrekvenčného rušenia. Tento prvok sa inštaluje na šnúru pri jej výrobe alebo rozrezaný na dva polkruhy nasadí na drôt hneď po jeho výrobe. feritFilter je zabalený v plastovom obale. Ak ho rozrežete, uvidíte vo vnútri kúsok kovu.

Potrebujem feritový filter? Alebo je to ďalší hoax?

Počítače sú veľmi „hlučné“(elektromagneticky) zariadenia. Takže základná doska vo vnútri systémovej jednotky je schopná oscilovať s frekvenciou jedného kilohertzu. Klávesnica má mikročip, ktorý tiež pracuje na vysokej frekvencii. To všetko vedie k takzvanému rádiovému šumu v blízkosti systému. Vo väčšine prípadov sú eliminované tienením dosky od elektromagnetických polí kovovým puzdrom. Ďalším zdrojom hluku sú však medené drôty, ktoré spájajú rôzne zariadenia. V skutočnosti fungujú ako dlhé antény, ktoré zachytávajú signály z káblov iných rádiových a televíznych zariadení a ovplyvňujú činnosť „ich“zariadenia. Feritový filter eliminuje elektromagnetický šum a vysielacie signály. Tieto prvky premieňajú elektromagnetické vysokofrekvenčné vibrácie na tepelnú energiu. To je dôvod, prečo sú inštalované na koncoch väčšiny káblov.

Ako vybrať správny feritový filter

Ak chcete nainštalovať feritový krúžok na kábel vlastnými rukami, musíte pochopiť typy týchto produktov. Od typu drôtu a jeho hrúbky totiž závisí, aký filter (z akého materiálu) potrebujete použiť. Napríklad krúžok inštalovaný na viacžilovom kábli (napájací kábel, dátový kábel, video alebo USB rozhranie) vytvára v tejto časti takzvaný bežný transformátor, ktorý prechádzaprotifázové signály nesúce užitočné informácie a tiež odráža rušenie v bežnom režime. V tomto prípade by sa mal použiť neabsorbujúci ferit, aby sa predišlo narušeniu prenosu informácií, ale feromateriál s vyššou frekvenciou. Je však lepšie zvoliť feritové krúžky pre anténny kábel z materiálu, ktorý rozptýli vysokofrekvenčné rušenie, namiesto toho, aby ich odrážal späť do drôtu. Ako vidíte, nesprávny produkt môže znížiť výkon vášho zariadenia.

Ferritové jadrá

Pri riešení rušenia sú najúčinnejšie hrubé feritové valce. Treba však mať na pamäti, že príliš objemné filtre sú veľmi nepohodlné na použitie a výsledky ich práce sa v praxi len ťažko budú líšiť od o niečo menších. Filtre by mali mať vždy správnu veľkosť: v ideálnom prípade by mal vnútorný priemer zodpovedať káblu a šírka by mala zodpovedať šírke konektora kábla.

Nezabúdajte tiež, že nielen feritové filtre pomáhajú bojovať proti hluku. Napríklad pre lepšiu vodivosť sa odporúča použiť káble s veľkým prierezom. Pri výbere dĺžky kábla by ste medzi pripojenými zariadeniami nemali robiť veľkú rezervu. Okrem toho môže ako zdroj rušenia slúžiť aj zlá kvalita spojenia medzi vodičom a konektorom.

Značenie feritových krúžkov

Najbežnejší typ označenia feritových krúžkov je nasledujúci: K D×d×N, kde:

- K je skratka pre „ring“;

- D - vonkajší priemer výrobku;

- d - vnútorný priemer feritového krúžku;

- H – výška filtra.

Okrem celkových rozmerov výrobku je v označení zakódovaný aj typ feromagnetického materiálu. Príklad záznamu môže vyzerať takto: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6. Druhá polovica zodpovedá celkovým rozmerom prsteňa a počiatočná magnetická permeabilita je zakódovaná v prvej (20 Μ _{i). Okrem týchto parametrov v referenčnom popise každý výrobca uvádza kritickú frekvenciu, parametre hysteréznej slučky, merný odpor a Curieho teplotu pre konkrétny produkt.}

Ako inak sa používajú feritové krúžky

Popri dobre známej aplikácii ako vysokofrekvenčné tienenie sa na výrobu transformátorov používajú feromagnetické materiály. Často sa vyskytujú v počítačových zdrojoch napájania. Je dobre známe, že feritový kruhový transformátor je veľmi účinný vo vyvážených mixéroch. Nie každý však vie, že existuje možnosť „naťahovania“balansovania. Táto modifikácia transformátora je schopná presnejšie vykonávať vyvažovaciu operáciu. Okrem toho sú transformátory na feritových krúžkoch široko používané na prispôsobenie výstupných a vstupných odporov kaskád tranzistorových zariadení. V tomto prípade sa transformujú aktívne a reaktívne odpory. Vďaka tomu možno toto zariadenie použiť na zmenu rozsahov ladenia kapacity. Pull-down transformátory fungujú výrazne pod 10 MHz.

Záver

Tým, ktoríak sa zaujímate o to, ako navinúť feritový krúžok sami, treba mať na pamäti, že sériovú impedanciu zavedenú vysokofrekvenčným feritovým jadrom možno ľahko zvýšiť vykonaním niekoľkých závitov vodiča na ňom. Ako naznačuje teória elektrotechniky, impedancia takéhoto systému sa bude zvyšovať s druhou mocninou počtu závitov. Ale to je teoreticky, ale v praxi je obraz trochu odlišný v dôsledku nelinearity feromagnetických materiálov a strát v nich.

Pár závitov na jadre zvyšuje impedanciu nie štyrikrát, ako by mala byť, ale o niečo menej. V dôsledku toho, aby sa do káblového filtra zmestilo niekoľko závitov, mal by sa zvoliť krúžok zjavne väčšej veľkosti. Ak to nie je prijateľné a drôt musí zostať rovnako dlhý, je lepšie použiť niekoľko filtrov.