스위칭 전원 공급 장치의 EMC 설계에 자기 비드 적용
EMC 문제는 오늘날 전자 설계 및 제조 분야에서 뜨겁고 어려운 문제가 되었습니다. 실제 응용 분야의 EMC 문제는 매우 복잡하며 이론적 지식만으로는 해결할 수 없습니다. 전자 엔지니어의 실제 경험에 더 의존합니다. 전자 제품에서 EMC 문제를 더 잘 해결하려면 주로 접지, 회로 및 PCB 보드 설계, 케이블 설계, 차폐 설계 및 기타 문제를 고려해야 합니다.
이 기사에서는 새로운 제품을 설계할 때 스위칭 전원 공급 장치 제품 설계자에게 더 많고 더 나은 선택을 제공하기 위해 기본 원리와 특성을 소개함으로써 스위칭 전원 공급 장치의 EMC 측면에서 자기 비드의 중요성을 설명합니다.
1 페라이트 전자기 간섭 억제 요소
페라이트는 입방 격자 구조를 가진 강자성 물질의 일종입니다. 제조 공정과 기계적 성질은 회색 검정색을 띠며 세라믹과 유사합니다. 전자기 간섭 필터에 일반적으로 사용되는 자기 코어 유형은 페라이트 소재이며, 많은 제조업체에서 전자기 간섭 억제용으로 특별히 페라이트 소재를 제공합니다. 이 소재의 특징은 고주파 손실입니다. 전자기 간섭을 억제하기 위해 사용되는 페라이트의 가장 중요한 성능 매개 변수는 투자율 μ와 포화 자속 밀도 Bs입니다. 투자율 μ 실수부는 인덕턴스를 형성하고 허수부는 손실을 나타내며 주파수에 따라 증가하는 복소수로 표현됩니다. 따라서 등가회로는 주파수의 함수인 인덕턴스 L과 저항 R로 구성된 직렬회로이다. 와이어가 이 페라이트 코어를 통과할 때 형성된 인덕턴스 임피던스는 주파수가 증가함에 따라 공식적으로 증가하지만 메커니즘은 주파수에 따라 완전히 다릅니다.
저주파 범위에서 임피던스는 인덕터의 유도성 리액턴스로 구성됩니다. 낮은 주파수에서는 R이 매우 작고 자기 코어의 투자율이 높습니다. 따라서 인덕턴스가 크고, L이 주된 역할을 한다. 반사에 의해 전자기 간섭이 억제됩니다. 그리고 이 시점에서 자기 코어의 손실은 상대적으로 작으며 전체 장치는 공진이 발생하기 쉬운 저손실, 높은 Q 특성 인덕터입니다. 따라서 저주파 범위에서는 페라이트 자기 비드를 사용한 후 간섭이 강화되는 경우가 있습니다.
고주파수 범위에서 임피던스는 저항 성분으로 구성됩니다. 주파수가 증가함에 따라 자기 코어의 투자율이 감소하여 인덕턴스 및 인덕턴스의 인덕턴스 성분이 감소합니다. 그러나 이때 자기코어의 손실이 증가하고, 저항성분이 증가하여 전체 임피던스가 증가하게 된다. 고주파 신호가 페라이트를 통과할 때 전자기 간섭이 흡수되어 열 에너지로 변환되어 소산됩니다.
페라이트 억제 부품은 인쇄 회로 기판, 전력선 및 데이터 라인에 널리 사용됩니다. 인쇄회로기판의 전력선 입구에 페라이트 억제 부품을 추가하면 고주파 간섭을 필터링할 수 있습니다. 페라이트 자기 링 또는 비드는 신호 및 전력선의 고주파 및 피크 간섭을 억제하도록 특별히 설계되었으며 정전기 방전 펄스 간섭을 흡수하는 기능도 있습니다.
자기 비드의 원리 및 특성: 코어 홀의 와이어를 통해 전류가 흐르면 자기 비드 내부를 순환하는 자기 트랙이 됩니다. EMI 제어를 위해 페라이트를 준비할 때 자속의 대부분을 재료의 열로 소산할 수 있어야 합니다. 이 현상은 인덕터와 저항기의 직렬 조합으로 시뮬레이션할 수 있습니다.
신호 에너지는 자기 비드에 자기적으로 결합되므로 인덕터의 리액턴스와 저항은 주파수가 증가함에 따라 증가합니다. 자기 결합의 효율은 공기에 대한 자기 비드 재료의 투자율에 따라 달라집니다. 일반적으로 자성 비드를 구성하는 페라이트 재료의 손실은 공기에 대한 상대 투자율을 통해 복잡한 양으로 표현될 수 있습니다.
자성 재료는 종종 이 비율을 사용하여 손실 각도를 특징으로 합니다. EMI 억제 부품을 사용하려면 손실 각도가 커야 하며, 이는 대부분의 간섭이 반사되지 않고 소멸된다는 것을 의미합니다. 현재 사용 가능한 다양한 페라이트 소재는 설계자에게 다양한 상황에서 자기 비드를 사용할 수 있는 다양한 옵션을 제공합니다.
