Феритен пръстен - какво е това? Как да направите феритен пръстен със собствените си ръце?

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-02 13:50

Всеки от нас е виждал малки цилиндри на захранващи кабели или на кабели за съвпадение на електронни устройства. Те могат да бъдат намерени на най-често срещаните компютърни системи, както в офиса, така и у дома, в краищата на проводниците, които свързват системния блок с клавиатурата, мишката, монитора, принтера, скенера и т.н. Този елемент се нарича " феритен пръстен" (или феритен филтър). В тази статия ще разгледаме целта, за която производителите на компютърно и високочестотно оборудване оборудват своите кабелни продукти със споменатите елементи.

Основна цел

Феритният пръстен може да намали ефекта на радиочестотата и електромагнитните смущения върху сигнала, който се предава по проводника. Дългите сигнални и захранващи кабели както на компютърно, така и на друго захранващо оборудване имат паразитни свойства,тоест те действат като антени. Те много ефективно излъчват различни шумове, които се създават вътре в устройството към външната среда, като по този начин създават смущения на радиостанциите при получаване на радиосигнал и на друго електронно оборудване. И обратно, при получаване на смущения от въздуха от радиопредавателни устройства, компютър или друго електронно устройство може да не работи. Тук, за да премахнат това явление, те използват феритен пръстен, носен на захранващ или съвпадащ кабел.

Физически свойства

Феритът е феримагнит, който не провежда електричество, тоест всъщност е магнитен изолатор. В този материал не се създават вихрови токове и следователно той се ремагнетизира много бързо - във времето с честотата на външните електромагнитни полета. Това материално свойство е основата за ефективна защита на електронните устройства. Феритният пръстен, носен върху кабела, е в състояние да създаде голям активен импеданс за токове в общ режим.

Този материал се образува от химическата комбинация на железни оксиди с оксиди на други метали. Има уникални магнитни характеристики и ниска електрическа проводимост. Поради това феритите практически нямат конкуренти сред другите магнитни материали във високочестотната технология. Феритните пръстени 2000nm значително увеличават индуктивността на кабела (няколкостотин или хиляди пъти), което гарантира потискането на високочестотните смущения. Този елемент се монтира върху кабела по време на неговото производство или, нарязан на два полукръга, се поставя върху жицата веднага след производството му. феритФилтърът е опакован в пластмасова кутия. Ако го разрежете, можете да видите парче метал вътре.

Имам ли нужда от феритен филтър? Или това е поредната измама?

Компютрите са много "шумни" (електромагнитни) устройства. Така дънната платка вътре в системния блок е в състояние да осцилира с честота от един килохерц. Клавиатурата има микрочип, който също работи на висока честота. Всичко това води до така нареченото генериране на радио шум в близост до системата. В повечето случаи те се елиминират чрез екраниране на платката от електромагнитни полета с метален корпус. Друг източник на шум обаче са медните проводници, които свързват различни устройства. Всъщност те действат като дълги антени, които улавят сигнали от кабели на друго радио и телевизионно оборудване, и влияят върху работата на „своето“устройство. Феритният филтър елиминира електромагнитния шум и излъчваните сигнали. Тези елементи преобразуват електромагнитните високочестотни вибрации в топлинна енергия. Ето защо те се монтират в краищата на повечето кабели.

Как да изберем правилния феритен филтър

За да инсталирате феритен пръстен на кабела със собствените си ръце, трябва да разберете видовете тези продукти. В края на краищата зависи от вида на проводника и неговата дебелина кой филтър (от какъв материал) трябва да използвате. Например пръстен, инсталиран на многожилен кабел (захранващ кабел, кабел за данни, видео или USB интерфейс), създава така наречения трансформатор с общ режим в този раздел, преминавайкиантифазови сигнали, носещи полезна информация, а също така отразява интерференцията в общ режим. В този случай трябва да се използва не абсорбиращ ферит, за да се избегне нарушаване на предаването на информация, а фероматериал с по-висока честота. Но е за предпочитане да изберете феритни пръстени за кабела на антената от материал, който ще разсее високочестотните смущения, вместо да ги отразява обратно в проводника. Както можете да видите, грешен продукт може да влоши производителността на вашето устройство.

Феритни сърцевини

Дебелите феритни цилиндри са най-ефективни при справяне със смущения. Трябва обаче да се има предвид, че твърде обемисти филтри са много неудобни за използване и резултатите от тяхната работа на практика едва ли ще се различават много от малко по-малките. Филтрите винаги трябва да са с правилния размер: в идеалния случай вътрешният диаметър трябва да съответства на проводника, а ширината трябва да съответства на ширината на кабелния конектор.

Също така, не забравяйте, че не само феритните филтри помагат в борбата с шума. Например, за по-добра проводимост се препоръчва използването на кабели с голямо напречно сечение. Когато избирате дължината на кабела, не трябва да правите голямо разстояние между свързаните устройства. В допълнение, лошото качество на връзката между проводника и конектора също може да служи като източник на смущения.

Маркиране на феритни пръстени

Най-често срещаният тип обозначение на феритни пръстени е както следва: K D×d×N, където:

- K е съкращение от "пръстен";

- D - външен диаметър на продукта;

- d - вътрешен диаметър на феритния пръстен;

- H – височина на филтъра.

В допълнение към габаритните размери на продукта, в маркировката е криптиран видът на феромагнитния материал. Пример за запис може да изглежда така: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6. Втората половина съответства на общите размери на пръстена, а първоначалната магнитна проницаемост е криптирана в първата (20 Μ _{i). В допълнение към тези параметри, в референтното описание всеки производител посочва критичната честота, параметрите на хистерезисната верига, съпротивлението и температурата на Кюри за конкретен продукт.}

Как иначе се използват феритни пръстени

Освен добре познатото приложение като високочестотна екранировка, за направата на трансформатори се използват феромагнитни материали. Често се срещат в компютърните захранвания. Добре известно е, че трансформаторът с феритен пръстен е много ефективен в балансирани смесители. Въпреки това, не всеки знае, че има възможност за "разтягане" на балансиране. Тази модификация на трансформатора е в състояние да извърши операцията по балансиране по-точно. В допълнение, трансформаторите върху феритни пръстени се използват широко за съответствие на изходните и входните съпротивления на каскадите от транзисторни устройства. В този случай активното и реактивното съпротивление се трансформират. Благодарение на последното това устройство може да се използва за промяна на диапазоните на настройка на капацитета. Издърпващи трансформатори работят доста под 10 MHz.

Заключение

На тези, коитоако се интересувате как сами да навиете феритен пръстен, трябва да се има предвид, че серийният импеданс, въведен от високочестотна феритна сърцевина, може лесно да се увеличи, като се направят няколко завъртания на проводник върху него. Както предполага теорията на електротехниката, импедансът на такава система ще се увеличава с квадрата на броя на завоите. Но това е на теория, но на практика картината е малко по-различна поради нелинейността на феромагнитните материали и загубите в тях.

Чифт завъртания на ядрото увеличава импеданса не четири пъти, колкото трябва да бъде, а малко по-малко. В резултат на това, за да могат няколко завоя да се поберат в кабелен филтър, трябва да се избере пръстен с очевидно по-голям размер. Ако това не е приемливо и жицата трябва да остане същата дължина, по-добре е да използвате няколко филтъра.