Technologie PCB - Sélection de billes magnétiques dans la conception de circuits PCB

Le choix des billes magnétiques dans la conception du circuit PCB, pour choisir correctement les billes magnétiques, vous devez faire attention à ces quelques points.

1. L'unité de la bille magnétique est l'Ohm, pas le Hunter, ce qui nécessite une attention particulière. Parce que la cellule de la bille magnétique est nominale en fonction de l'impédance produite à une certaine fréquence, l'unité de l'impédance est également l'ohm. Les courbes caractéristiques de fréquence et d'impédance sont généralement fournies sur une base de données de billes magnétiques, typiquement à base de 100 MHz, par example 1000R@100MHz , ce qui signifie que l'impédance des billes magnétiques est équivalente à 600 ohms à 100 MHz

2. Le filtre commun est composé d'éléments réactifs sans perte. Son rôle dans la ligne est de réfléchir la fréquence de bande interdite vers la source du signal, de sorte qu'un tel filtre est également appelé filtre réfléchissant. Lorsque les impédances du filtre réfléchissant et de la source de signal ne sont pas adaptées, une partie de l'énergie est réfléchie vers la source de signal, ce qui entraîne une augmentation du niveau d'interférence. Pour remédier à cet inconvénient, il est possible d'utiliser sur la ligne d'entrée du filtre un anneau magnétique en Ferrite ou un manchon de billes magnétiques transformant la composante haute fréquence en pertes thermiques en exploitant les pertes par courants de Foucault du signal haute fréquence par l'anneau magnétique ou les billes magnétiques. Ainsi, les anneaux magnétiques et les billes magnétiques absorbent pratiquement les composants haute fréquence et sont donc parfois appelés filtres d'absorption.

Les différents éléments inhibiteurs de ferrite ont des gammes de fréquences d'inhibition optimales différentes. En général, plus la Perméabilité magnétique est élevée, plus la fréquence d'inhibition est faible. De plus, plus le volume de ferrite est important, meilleur est l'effet inhibiteur. Lorsque le volume est certain, la forme allongée a un meilleur effet inhibiteur que la forme courte et plus le diamètre intérieur est petit, meilleur est l'effet inhibiteur. Cependant, dans le cas d'un courant de polarisation continu ou alternatif, lorsque l'anneau / bille magnétique absorbant l'EMI inhibe les perturbations de mode différentiel, sa valeur de courant est directement proportionnelle à son volume. Un déséquilibre entre les deux entraîne une saturation et dégrade les performances de l'élément; En supprimant les interférences de mode commun, les deux fils de l'alimentation (positif et négatif) traversent simultanément l'anneau magnétique. Le signal efficace est un signal en mode différentiel. L'anneau / bille magnétique absorbant Emi n'a aucun effet sur lui, mais il montrera beaucoup d'inductance sur le signal de mode commun. Une autre meilleure façon d'utiliser l'anneau magnétique est de faire le fil de l'anneau magnétique qui passe plusieurs fois enroulé à plusieurs reprises.pour augmenter l'inductance, son effet inhibiteur peut être raisonnablement utilisé selon son principe d'inhibition des interférences électromagnétiques

Les éléments inhibiteurs de ferrite doivent être installés à proximité de la source de perturbation. Pour les circuits d'entrée / sortie, ils doivent être placés aussi près que possible de l'entrée et de la sortie du boîtier blindé. Pour les filtres absorbants constitués d'anneaux magnétiques en Ferrite et de billes magnétiques, il convient de noter leur application en plus des consommables à haute Perméabilité magnétique. Leur résistance aux éléments haute fréquence dans la ligne est de l'ordre de 10 à plusieurs centaines d'angströms, son rôle dans les circuits Haute impédance n'est donc pas évident. Au lieu de cela, il sera très efficace dans les circuits à basse impédance tels que les circuits de distribution, d'alimentation ou de radiofréquence. Iv. Conclusion

Le Ferrite est largement utilisé pour le contrôle EMI car il atténue les fréquences plus élevées et permet aux fréquences inférieures de passer presque sans entrave. Les anneaux magnétiques / billes magnétiques pour l'absorption EMI peuvent être fabriqués dans différentes formes et sont largement utilisés dans diverses occasions. Par exemple, sur un PCB, ils peuvent être ajoutés à un module DC / DC, une ligne de données, une ligne d'alimentation, etc. il absorbe les signaux parasites à haute fréquence sur la ligne, mais ne crée pas de nouveaux zéros et pôles dans le système et ne perturbe pas la stabilité du système. Lorsqu'il est utilisé avec un filtre de puissance, il peut bien compléter le manque de performance de l'extrémité haute fréquence du filtre, améliorant les caractéristiques de filtrage du système

Les billes magnétiques sont spécialement conçues pour supprimer le bruit à haute fréquence et les interférences de crête sur les lignes de signal et d'alimentation, et ont également la capacité d'absorber les impulsions électrostatiques

Les billes magnétiques sont utilisées pour absorber les signaux hyperfréquences. Par example, certains circuits RF, PLL, circuits oscillants et circuits de stockage UHF (DDR, SDRAM, Rambus, etc.) nécessitent l'ajout de billes magnétiques dans la Section d'entrée de puissance, tandis que l'inductance est un élément de stockage d'énergie utilisé dans les circuits oscillants LC, les circuits de filtrage à basse et Moyenne fréquence, dont la gamme de fréquences d'application dépasse rarement 50 MHz.

Le rôle des billes magnétiques est principalement d'éliminer le bruit radiofréquence présent dans la structure de la ligne de transmission (circuit). L'énergie radiofréquence est une composante d'onde sinusoïdale alternative superposée à un niveau de transmission continu. La composante DC est le signal utile nécessaire, tandis que l'énergie RF RF est inutile. Les perturbations électromagnétiques sont transmises et rayonnées le long des lignes (EMI). Pour éliminer ces énergies de signal inutiles, les billes magnétiques de la puce agissent comme des résistances haute fréquence (atténuateurs). L'appareil laisse passer le signal continu et filtre le signal alternatif. Typiquement, les signaux haute fréquence sont supérieurs à 30 MHz. Cependant, les signaux basse fréquence sont également affectés par les billes magnétiques de la puce

Les billes magnétiques de la puce sont constituées d'un matériau en Ferrite souple formant une structure monolithique à résistivité volumique élevée. Les pertes par courants de Foucault sont inversement proportionnelles à la résistivité du matériau ferrite. Les pertes par courants de Foucault sont proportionnelles au carré de la fréquence du signal. Les avantages de l'utilisation de billes magnétiques à puce sont la miniaturisation et la légèreté. Il a une impédance élevée dans la gamme de fréquences du bruit RF et élimine les interférences électromagnétiques dans la ligne de transmission. Fermeture de la structure du circuit magnétique, meilleure élimination du signal des enroulements en série. Excellente structure de blindage magnétique. Réduire la résistance DC pour éviter une atténuation excessive du signal utile. Caractéristiques importantes en haute fréquence et en impédance (meilleure élimination de l'énergie RF). Suppression des oscillations parasites dans le circuit d'amplification haute fréquence. Fonctionne efficacement dans une gamme de fréquences de quelques MHz à plusieurs centaines de MHz

Pour choisir correctement les billes magnétiques, vous devez faire attention aux points suivants:

1. Quelle est la gamme de fréquences des signaux indésirables?

2. Qui est la source de bruit;

3. Combien d'atténuation du bruit est nécessaire;

4. Quelles sont les conditions environnementales (température, tension continue, résistance structurelle);

5. Circuit et impédance de charge;

6. Y a - t - il de la place pour placer des billes magnétiques sur le PCB;

Les trois premiers peuvent être jugés en observant la courbe impédance - fréquence fournie par le fabricant. Dans la courbe d'impédance, les trois courbes résistance, impédance et impédance totale sont très importantes. L'impédance totale est décrite par zr22Ífl () 2 +: = fl. Avec cette courbe, choisissez le modèle de bille magnétique avec la plus grande impédance dans la gamme de fréquences que vous souhaitez atténuer le bruit et avec une atténuation du signal aussi faible que possible à basse fréquence et en courant continu. Les propriétés d'impédance des billes magnétiques de la puce peuvent être affectées par une tension continue excessive. De plus, l'impédance des billes magnétiques sera altérée si l'augmentation de la température de fonctionnement est trop élevée ou si le champ magnétique externe est trop important. Raisons d'utiliser des billes magnétiques à puce et des inducteurs à puce: Si vous utilisez des billes magnétiques à puce ou des inducteurs à puce dépend principalement de l'application. L'utilisation d'inducteurs à plaques est nécessaire dans les circuits résonants. Les billes magnétiques à puce sont le meilleur choix lorsqu'il est nécessaire d'éliminer le bruit EMI inutile. Application de billes magnétiques à puce et inducteurs à puce:

Inducteur à puce: radio fréquence (RF) et communication sans fil, équipement de technologie de l'information, détecteur radar, voiture, téléphone cellulaire, Pager, équipement audio, PDA (assistant numérique personnel), système de télécommande sans fil et module d'alimentation basse tension, etc.

Billes magnétiques à puce: filtrage entre circuit de génération d'horloge, circuit analogique et circuit numérique, connecteurs internes d'entrée / sortie d'E / S (tels que port série, Port parallèle, clavier, souris, communication à distance, réseau local), filtrage entre circuits de radiofréquence (RF) et dispositifs logiques sensibles aux interférences; filtrage des interférences de conduction haute fréquence dans les circuits d'alimentation, Suppression du bruit EMI dans les ordinateurs, les ordinateurs, les magnétoscopes, les systèmes de télévision et les téléphones portables