페라이트를 사용하여 EMI 억제

May 17, 2023

이상적인 세상에서는 안전, 품질, 성능이 가장 중요합니다. 그러나 많은 경우 최종 부품(페라이트 포함)의 비용이 결정 요인이 됩니다. 이 기사는 비용 절감 수단으로 대체 페라이트 재료를 찾고 있는 설계 엔지니어를 돕기 위해 작성되었습니다.

페라이트 애플리케이션

다음은 소프트 페라이트의 세 가지 주요 응용 분야입니다.

1. 낮은 신호 레벨2. 힘3. EMI

필요한 고유 재료 특성과 코어 형상은 각 특정 응용 분야에 따라 결정됩니다. 낮은 신호 레벨 애플리케이션의 성능을 제어하는 ​​본질적인 특성은 투자율(특히 온도에 따른), 낮은 코어 손실, 시간과 온도에 따른 우수한 자기 안정성입니다. 응용 분야에는 높은 Q 인덕터, 공통 모드 인덕터, 광대역, 정합 및 펄스 변압기, 라디오용 안테나 요소, 능동 및 수동 트랜스폰더가 포함됩니다. 전력 애플리케이션의 경우 바람직한 특성은 작동 주파수 및 온도에서 높은 자속 밀도와 낮은 손실입니다. 응용 분야에는 스위치 모드 전원 공급 장치, 자기 증폭기, DC-DC 변환기, 전원 필터, 점화 코일 및 전기 자동차 배터리 충전용 변압기가 포함됩니다.

억제 애플리케이션에서 소프트 페라이트의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 본질적인 특성은 코어의 임피던스에 정비례하는 복소 투자율[1]입니다. 페라이트를 전도 또는 방사되는 원치 않는 신호의 억제 장치로 사용하는 세 가지 방법이 있습니다. 첫 번째이자 가장 덜 일반적인 것은 방사된 표류 전자기장 환경으로부터 도체, 구성 요소 또는 회로를 격리하기 위해 페라이트를 사용하는 실제 차폐입니다. 두 번째 애플리케이션에서는 페라이트를 용량성 요소와 함께 사용하여 인덕턴스(낮은 주파수에서는 커패시턴스, 높은 주파수에서는 소산성)인 저역 통과 필터를 생성합니다. 세 번째이자 가장 일반적인 용도는 페라이트 코어가 구성 요소 리드 또는 보드 레벨 회로에 단독으로 사용되는 경우입니다. 이 애플리케이션에서 페라이트 코어는 기생 진동을 방지하고 구성 요소 리드나 상호 연결된 와이어, 트레이스 또는 케이블을 따라 이동할 수 있는 원치 않는 신호 픽업 또는 전송을 감쇠합니다. 두 번째 및 세 번째 애플리케이션 모두에서 페라이트 코어는 EMI 소스에서 발생하는 고주파 전류를 제거하거나 크게 줄여 전도성 EMI를 억제합니다. 페라이트를 도입하면 충분히 높은 주파수 임피던스가 제공되어 고주파 전류가 억제됩니다. 이론적으로 이상적인 페라이트는 EMI 주파수에서 높은 임피던스를 제공하고 다른 모든 주파수에서는 0 임피던스를 제공합니다. 실제로 페라이트 억제 코어는 주파수 종속 임피던스를 제공합니다. 1MHz 미만의 주파수에서는 낮으며 페라이트 재료에 따라 최대 임피던스는 10MHz ~ 500MHz 사이에서 얻을 수 있습니다.

복합 투자율

교류 전압과 전류가 복잡한 매개변수로 표시되는 전기 공학 원리와 일치하는 것처럼, 재료의 투자율도 실수부와 허수부로 구성된 복잡한 매개변수로 표시될 수 있습니다. 이는 투자율이 두 가지 구성 요소로 분리되는 고주파수에서 입증됩니다. 실수 성분(μ')은 반응 부분을 나타내며 교류 자기장과 위상 [2]에 있는 반면 허수 성분(μ")은 손실을 나타내며 교류 자기장과 위상이 다릅니다. 직렬 구성 요소(μs' μs") 또는 병렬 구성 요소(μp' μp")로 표현됩니다. 그림 1, 2, 3의 그래프는 세 가지 페라이트 재료에 대한 주파수 함수로서 복소 초기 투자율의 직렬 구성 요소를 보여줍니다. 유형 73은 초기 투자율이 2500인 망간 아연 페라이트입니다. 재료 유형 43은 초기 투자율이 850인 니켈 아연 페라이트입니다. 재료 유형 61은 초기 투자율이 125인 니켈-아연 페라이트입니다.