Elektronica-ingenieurs worden vaak geconfronteerd met een verwarrend dilemma: zorgvuldig ontworpen filtercircuits die bedoeld zijn om lawaai te elimineren, versterken soms de interferentie.De schuldige is vaak de schijnbaar onbelangrijke ferrietkralenAls een veel voorkomend onderdrukkend onderdeel van elektromagnetische interferentie (EMI) spelen ferrietkralen een cruciale rol in het circuitontwerp.onvoldoende begrip van de kenmerken of onjuiste toepassing kan leiden tot contraproductieve resultaten.

Ferrietkralen zijn geen ideale inductoren. Hun gedrag kan worden gesimuleerd met behulp van een vereenvoudigd RLC-serie-parallelcircuitmodel dat deze belangrijke componenten bevat:

• RDC:Gelijkstroomweerstand, die de gelijkstroomverliezen van de kraal weergeeft
• LBEAD:Inductabiliteitswaarde, de belangrijkste factor bij geluidsonderdrukking met hoge frequentie
• CPAR:Parasitische capaciteit die de prestaties bij hoge frequenties beïnvloedt
• RAC:AC-weerstand die kernmateriaalverliezen vertegenwoordigt

Ferrietkralen vertonen frequentieafhankelijke impedantiekarakteristieken die typisch worden beschreven door ZRX-curves, die impedantie (Z), weerstand (R) en reactansie (X) op de frequentie afspelen.De reactie kan in drie regio's worden verdeeld::

• Inductiegebied:Bij lage frequenties fungeert de kraal hoofdzakelijk als een inductor
• Resistief gebied:Bij frequenties in het midden bereik domineert de weerstand, waardoor geluid effectief in warmte wordt omgezet
• Capaciteitsgebied:Bij hoge frequenties wordt de parasitaire capaciteit significant.

De analyse van de ZRX-curve van deze meerlagige ferrietkralen onthult belangrijke parameters:

• Inductantie (LBEAD): ≈1,208 μH bij 30,7 MHz
• Parasietcapaciteit (CPAR): ≈1,678 pF bij 803 MHz
• DC-weerstand (RDC): 300 mΩ
• AC-weerstand (RAC): ≈1,082 kΩ

In toepassingen voor het filteren van vermogen dragen ferrietkralen vaak een aanzienlijke gelijkstroom, wat hun inductantie- en impedantiekarakteristieken aanzienlijk beïnvloedt:

• Inductie kan tot 90% dalen bij 50% van de nominale stroom
• Voor een effectieve filtering mag de werkstroom niet meer bedragen dan 20% van de nominale waarde.
• Impedantiekorven tonen een duidelijke vermindering met toenemende DC-bias

Wanneer ze worden gebruikt met ontkoppelingscapacitoren, kunnen ferrietkralen resonantiepieken creëren die geluid versterken in plaats van te onderdrukken.Dit gebeurt wanneer de LC-resonantiefrequentie van het filter van de kralencapacitor onder de crossoverfrequentie van de kralen valt, het creëren van een ondergedompeld systeem.

Zelfs bij microampere belastingsstromen kan een filter met ongedempte ferrietkralen 10-15 dB pieken veroorzaken, wat vooral problematisch is wanneer het samenvalt met frequenties van schakelregulatoren.Deze pieken kunnen extra lawaai veroorzaken waardoor crosstalk in gevoelige componenten.

Drie effectieve dempingsmethoden:

• Methode A:Voeg serieweerstand toe in het ontkoppelingscapacitorpad
• Methode B:Parallel de kralen met een kleine weerstand
• Methode C:Voeg een grote condensator (CDAMP) en een serie dempingsweerstand (RDAMP) toe - meestal de optimale oplossing

De methode C biedt de meest elegante oplossing door een keramische condensator in serie met een weerstand te gebruiken, waardoor overmatige vermogensafvoer wordt vermeden en de resonantie effectief wordt onderdrukt.Deze aanpak verminderde een 10 dB-vergroting tot 5 dB-demping in testgevallen..

De juiste toepassing van ferrietkralen vereist een zorgvuldige beschouwing van hun eigenschappen onder werkelijke bedrijfsomstandigheden.Ontwerpers moeten rekening houden met DC-bias effecten en potentiële resonantie problemen bij het combineren van kralen met ontkoppeling condensatorenDe voorgestelde dempingsmethoden bieden praktische oplossingen om onbedoelde geluidsversterking te voorkomen.het maken van ferrietkralen tot een effectieve en economische oplossing voor geluidsreductie bij hoge frequentie wanneer ze correct worden gebruikt.