Jak działa terminator z rdzeniem ferrytowym, aby zmniejszyć EMC?

12

Superuser zadał następujące pytanie: Co to za cylinder na kablach?

Jak działa ten cylinder? O ile mogę stwierdzić, nawet jeśli umieścisz jeden z obu końców kabla, każdy sygnał HF powinien przejść prosto obok niego.

Czy istnieje równoważny obwód, który lepiej pokazuje zasady?

EDYTOWAĆ

W moim pytaniu zakładałem, że drut przechodzi przez pierścień wykonany z ferrytu. Istnieje oczywiście inna możliwość, że pętla obejmie ferryt, tworząc (bardzo małą, bardzo niską indukcyjność) cewkę szeregową z kablem. Czy tak jest

medivh
źródło
2
W2AEW ma doskonały film demonstracyjny pokazujący działanie i cel ferrytów na youtube.com/watch?v=81C4IfONt3o
JYelton

Odpowiedzi:

14

Ferryty redukują promieniowanie elektromagnetyczne poprzez zmniejszenie prądów w trybie wspólnym.

Po pierwsze, dlaczego zmniejszenie prądów w trybie wspólnym zmniejsza promieniowanie? Jeśli masz dwa równoległe przewody, które przewodzą równe i przeciwne prądy, to znaczy, że nie występują prądy w trybie wspólnym, to w odległościach znacznie większych niż odległość między drutami pola elektryczne i magnetyczne wytwarzane przez przewody zostają anulowane. Zatem nie ma pola netto, więc nie może być promieniowania. Zobacz dwuprzewodową linię przesyłową .

Jak więc ferryt zmniejsza prądy w trybie wspólnym? Chociaż drut może przechodzić przez ferryt tylko raz, nadal tworzy on cewkę indukcyjną. Przepuszczanie drutu przez ferryt więcej razy tylko zwiększa indukcyjność. Czasami to widzisz:

wprowadź opis zdjęcia tutaj wprowadź opis zdjęcia tutaj

ale ponieważ kable są często nieporęczne i trudno jest to zrobić zautomatyzowanymi maszynami, zwykle łatwiej jest po prostu użyć większego rdzenia:

Schematycznie para drutów przechodzących przez ferryt wygląda następująco:

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab

Wystarczy spojrzeć Spójrzmy prawdzie w połowie tego w izolacji, tylko . Każdy prąd w A indukuje pole magnetyczne w rdzeniu, tak jak zwykły induktor. W ten sposób otrzymujesz rosnącą impedancję wraz ze wzrostem częstotliwości, tak jak w przypadku każdego induktora.

IA=IB

Zatem układ ten, zwany dławikiem trybu wspólnego , ma wysoką impedancję dla prądów w trybie wspólnym i niską impedancję dla prądów w trybie różnicowym. Wysoka impedancja dławika zapobiega powstawaniu znacznych prądów w trybie wspólnym, a ferryty do tych zastosowań są zaprojektowane tak, aby były stratne, dlatego napięcia w trybie wspólnym są w większości przekształcane w ciepło w rdzeniu.

Na ekranowanych kablach ferryt osiąga to samo, choć w nieco inny sposób. Zwykle sygnały o wysokiej częstotliwości przemieszczające się po ekranowanym kablu będą zmuszone do przemieszczania się na zewnątrz ekranu na skutek efektu skóry . Jeśli jednak w ekranie pojawi się prąd w jednym kierunku przewodnika, wówczas prąd powrotny na ekranie zostanie przyciągnięty do wewnętrznej powierzchni ekranu. W rzeczywistości jest to klatka Faradaya , ale w tym przypadku chronimy pola od środka przed wydostaniem się, a nie pola przed wejściem. Patrz kabel koncentryczny .

Działa to jednak tylko wtedy, gdy na ekranie i przewodach znajdują się dokładnie takie same i przeciwne prądy. Prąd ekranu nie zrównoważony przez wewnętrzny prąd przewodnika będzie podróżował na zewnątrz ekranu. Jeśli ferryt jest zaciśnięty wokół kabla, tworzy to cewkę indukcyjną. Ale ten induktor jest widziany tylko przez prądy na zewnętrznej stronie osłony, a są to prądy, których nie chcesz, ponieważ istnieją tylko wtedy, gdy występują prądy w trybie wspólnym i są to jedyne prądy, które mają pole zewnętrzne do kabla, a zatem potencjał do promieniowania.

Phil Frost
źródło
3

To cewka indukcyjna - wspólna z jednym obrotem. Sygnały różnicowe pozostają nienaruszone, sygnały wspólnego trybu są tłumione.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Materiał ferrytowy zastosowany w tych rzeczach ma wysoką impedancję na zakłócenia w trybie wspólnym wysokiej częstotliwości (MHz i więcej), dlatego zwykle widzi się je na kablach prądu stałego i kablach taśmowych przenoszących sygnały o stosunkowo niskiej częstotliwości.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Adam Lawrence
źródło
Czy drut przechodzi wokół rdzenia, czy wokół pierścienia jest ferryt? To znaczy, czy to działa tak, jakby cewka była połączona szeregowo z kablem (kabel obraca się wokół rdzenia ferrytowego), czy jest w to zaangażowane jakieś inne vodoo?
medivh
Samo przejście przez rdzeń jest faktycznie „turą”. Czasami wielokrotnie owijają się wokół ferrytu, jeśli pozwala na to miejsce. Tak czy inaczej, nadal jest to dławik w trybie wspólnym.
Adam Lawrence