Da die Betriebsfrequenzen von Unterhaltungselektronik, Telekommunikationsgeräten und Automobilelektronik weiter zunehmen,elektromagnetische Interferenz (EMI)ist zu einer wachsenden Herausforderung geworden. Der10 MHz bis 600 MHzBesonders problematisch ist der Frequenzbereich. Hochfrequentes-Rauschen kann zu USB-Kommunikationsfehlern, zum Verlust von CAN-Bus-Paketen führen und sogar verhindern, dass Produkte durchgelassen werdenElektromagnetische Verträglichkeit (EMV)Compliance-Tests.
EinEMI-Ferritkern ist eine der bewährtesten und kostengünstigsten Lösungen zur Unterdrückung dieser Art von hochfrequentem Rauschen. Es trägt dazu bei, die Signalintegrität zu verbessern, elektromagnetische Störungen zu reduzieren und die gesamte EMV-Leistung elektronischer Systeme zu verbessern.
Eine häufige Herausforderung für Ingenieure
Stellen Sie sich vor, Sie debuggen eine neu entwickelte industrielle Steuerplatine. Sobald dieFrequenzumrichter (VFD)beginnt, das in der NäheSPSbeginnt, eine große Anzahl von Kommunikationsfehlern zu melden. Eine durchgeführte Abgasuntersuchung ergab übermäßigen Lärm im Fahrzeug30 MHz bis 100 MHzFrequenzbereich.
Die erste Korrekturmaßnahme ist die Installation einesEMI-Ferritkernam Motorstromkabel und fügen Sie a hinzuGleichtaktdrosselzu den Signalleitungen. Der verfügbare Ferritkern bietet jedoch nicht die richtigen Impedanzeigenschaften und das Problem bleibt bestehen. Erst nach dem Austausch gegen einen Ferritkern bietet sich das anhöhere Impedanz im Bereich von 50 MHz bis 100 MHzVerschwindet die Störung?
Dieser Fall verdeutlicht einen der wichtigsten Grundsätze bei der Auswahl einesEMI-Ferritkern: Konzentrieren Sie sich auf die Frequenzanpassung und nicht nur auf die Impedanz. Der beste Ferritkern ist derjenige, der innerhalb des Frequenzbereichs, in dem unerwünschte Geräusche auftreten, die höchste Impedanz bietet.
EMI-Herausforderungen und wie man sie löst
Herausforderung 1: Strahlungsemissionen überschreiten die Grenzwerte im Bereich von 100–300 MHz
Ursache:
Hochfrequente Harmonische, erzeugt durchdigitale HochgeschwindigkeitssignaleoderSchaltnetzteilesind oft die Hauptquelle abgestrahlter elektromagnetischer Störungen. Bei diesen Frequenzen werden herkömmliche Filterkondensatoren induktiv und verlieren einen Großteil ihrer Filterwirkung. Im Gegensatz,Ni-Zn-Ferritkerneweisen bei hohen Frequenzen eine hohe Impedanz auf, sodass sie Schallenergie effizient absorbieren und ableiten können.
Auswahltipps:
Wählen Sie Ni-Zn (Nickel-Zink)-Ferritmaterial, das einen hohen spezifischen Widerstand und einen hohen Hochfrequenzverlust bietet und hochfrequentes Rauschen effektiv in Wärme umwandelt. DerSHINHOM R-SerieUndRH-SerieEMI-Ferritkerne eignen sich gut für Anwendungen in diesem Frequenzbereich.
Herausforderung 2: Leitungsgebundene Emissionen versagen bei etwa 30 MHz
Ursache:
Wenn Schaltgeräte ein- und ausgeschaltet werden, erzeugen sie Spannungsspitzen, die sich über Stromkabel ausbreitenGleichtaktströme. Wenn die Impedanzeigenschaften des Ferritkerns oder der Gleichtaktdrossel nicht mit der Störfrequenz übereinstimmen, wird die EMI-Unterdrückungsleistung verringert. Für Rauschen im10 MHz bis 100 MHzReichweite,Mn-Zn (Mangan-Zink)oderNi-Zn-Ferritmaterialienmit einem Empfohlen wird eine Anfangspermeabilität (μi) von 5.000–10.000.
Auswahltipps:
DerSHINHOM RWW-SerieUndR6H-Serie(wie zum BeispielR6H-01ZuR6H-07) liefern spezifizierte Impedanzwerte bei25 MHzUnd100 MHzDies erleichtert die Auswahl des geeigneten Ferritkerns für Ihre Anwendung.
Herausforderung 3: Signalverzerrung nach der Installation eines Ferritkerns
Ursache:
Signalverzerrungen können auftreten, wenn die Grenzfrequenz des Ferritkerns niedriger als die Grundfrequenz des Signals ist oder wenn eine übermäßige Niederfrequenzinduktivität das gewünschte Signal dämpft. Dies kann zum Schließen des Augendiagramms, langsameren Signalflanken und einer verschlechterten Kommunikationsqualität führen.
Auswahltipps:
Überprüfen Sie immer die Impedanz-gegenüber-Frequenzkurve. Der Ferritkern sollte bei der Signalfrequenz eine niedrige Impedanz bieten und im Rauschfrequenzbereich eine hohe Impedanz liefern. Erwägen Sie die Auswahl eines Modells mit niedrigerer-ImpedanzSHINHOM R6H-Serie, oder verwenden Sie eine Gleichtaktdrossel, die gegenüber Differenztaktsignalen eine niedrige Impedanz und gegenüber Gleichtaktrauschen eine hohe Impedanz aufweist.
So wählen Sie den richtigen EMI-Ferritkern aus
Die folgende Tabelle bietet eine schnelle Orientierung für die Auswahl der am besten geeignetenSHINHOM EMI-Ferritkernbasierend auf gängigen Anwendungsszenarien.
| Anwendung | Primäre Geräuschfrequenz | Empfohlene Serie | Hauptvorteile |
|---|---|---|---|
| Netzfilterung (Schaltnetzteile) | 10 MHz – 100 MHz | R6H-Serie(Axiale Breitbanddrosseln) | Angegebene Impedanzwerte bei25 MHzUnd100 MHzfür ein genaueres Schaltungsdesign und eine genauere Auswahl. |
| Digitale Hochgeschwindigkeitssignalleitungen (USB, HDMI) | 100 MHz – 600 MHz | RH-Serie(Kompakte Ferritkerne) | Große Auswahl an Modellen mit hoher Impedanz bei100 MHz, ideal zur Unterdrückung hochfrequenter elektromagnetischer Störungen. |
| Allgemeine Signal- und Flachbandkabelfilterung | 10 MHz – 500 MHz | RWW-Serie(Stab-Ferritkerne für Drähte und Flachkabel) | Geeignet für dünne Drähte und Flachbandkabel, mit mehreren Größenoptionen für eine flexible Installation. |
| Filterung von Kabeln mit hohem-Strom oder großem-Durchmesser (VFDs, Netzteile) | 1 MHz – 100 MHz | T-Serie(Ringkerne aus Ferrit) | Der große Innendurchmesser nimmt dicke Kabel auf und unterstützt mehrere Kabelwindungen, um die Impedanz bei niedrigen Frequenzen zu erhöhen. |
| Platz-Begrenzte elektronische Geräte | 10 MHz – 300 MHz | RH-Serie(Kompakt) undR-Serie | Dank ihrer kompakten Abmessungen lassen sie sich leicht in elektronische Designs mit hoher -Dichte integrieren. |
Abschluss
Der Schlüssel zur Lösung hochfrequenter elektromagnetischer Störungen liegt darin, den Ferritkern an die Rauschquelle anzupassen. Identifizieren Sie zunächst die Frequenz der unerwünschten Störung. Wählen Sie dann einen Ferritkern aus, der in diesem Frequenzbereich eine ausreichende Impedanz bietet und gleichzeitig sicherstellt, dass seine physikalischen Abmessungen Ihren Installationsanforderungen entsprechen.
SHINHOM bietet ein umfassendes Portfolio an EMI-Ferritkernen, einschließlich derR-Serie, RH-Serie, R6H-Serie, RWW-Serie, SMB4B-Serie, UndRingkerne aus Ferrit. Jede Serie wird durch detaillierte Impedanz- und Abmessungsspezifikationen unterstützt, was die Produktauswahl für ein breites Anwendungsspektrum erleichtert.
Bei der Auswahl eines Ferritkerns für Hochgeschwindigkeitssignalleitungen wie USB und HDMI sollte nicht nur die Impedanz berücksichtigt werden. Ebenso wichtig ist es, den Einfügungsverlust zu bewerten, um eine wirksame EMI-Unterdrückung sicherzustellen, ohne die Signalintegrität zu beeinträchtigen oder Signalverzerrungen zu verursachen.
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