关于钢钉作为 EMI 滤波器的可能性

电器工程 半过滤
2022-01-31 13:33:08

我住在一个很难买到用于 EMI 抑制的铁氧体磁珠的地方。我认为钢的铁损非常高,尤其是在高频下。那么至少在理论上可以使用硬钢钉来衰减电源中的高频噪声吗?

4个回答

我认为钢的铁损非常高,尤其是在高频下。那么至少在理论上可以使用硬钢钉来衰减电源中的高频噪声吗?

不,不是。铁氧体磁珠(例如)依赖于外部铁氧体材料(不是贯穿的导线),它在低频下既是不良的导电体,但在高频下会变成有损耗的电容器,并且能够将 EMI 转化为热量。以下是村田的几个例子:-

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正如您应该看到的,FB 旨在针对特定的频率范围,并且可以选择同一模型范围内的不同值,以在频谱的某些部分提供更好的衰减,同时保持不应该的信号的合理低损耗会显着减弱。

我住在一个难以获得用于EMI抑制的铁氧体磁珠的地方

钉子没有铁氧体的重要特性之一,这使得它作为衰减器非常有用;当频率变高时,它会充当有损电容器,因此会与贯穿导线的并联电感谐振。

Analog Devices有一个很好的文档,它更详细地解释了事情,该文档显示了 Tyco Electronics BMB2A1000LN2 的开发模型:-

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R1 和 C1 代表铁氧体材料的有损电介质,而普通的铁片或钉子是无法得到的。如果有人注意到上面 ADI 图片中的拼写错误(L1 = 1.208 uF),则读数应为 1.208 uH,从而在 112 MHz 左右产生峰值谐振。

人们过去常常通过在 100 欧姆的电阻上绕 100 圈来制造有损耗的电感器(扼流圈);有扼流圈和电阻并联。

加扰/随机绕组是为了最小化导线层之间的相干电容,从而降低任何谐振的风险。

如果此 RFC 射频扼流圈位于 C 类放大器的板中,您可能会使用 2 瓦 1,000 欧姆的 AllenBradley 电阻;需要大电阻来承受高压。

阅读旧 ARRL(火腿)手册中的一些建筑文章。或 QST 杂志。

这里的完整理论非常混乱。你有趋肤效应和滞后损失。所以,我想我会做一个实验。我在 10D 3" 镀锌钢钉上紧密缠绕了一个 #32 电磁线线圈。这是线圈:

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请注意,标尺是厘米。

我测量了串联放置在正弦函数发生器和输入端带有 50 欧姆端接器的示波器之间的线圈的衰减。由此,我计算了阻抗与频率的关系:

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与铁氧体扼流圈没有太大区别。

编辑:

有关更多详细信息,我使用更严格的测试设置进行了更多测量。我为您的计算乐趣提供了原始测量值。输入电压为 1V RMS 正弦波:我为每个频率重新调整了函数发生器的输出。通过设置线圈短路的时间延迟为 29 ns,用方波测量。我没有为此纠正下面的延迟。

  • MHz 伏延迟 (ns)
  • 1.0 0.36 100
  • 1.4 0.34 71
  • 2.0 0.28 59
  • 2.8 0.25 48
  • 4.0 0.21 38
  • 5.6 0.19 32
  • 8.0 0.16 28
  • 11.0 0.15 24
  • 16.0 0.16 21
  • 22.0 0.22 20

“共鸣”极其广泛。

正如安迪解释的那样,钢铁是行不通的。此外,它的磁导率随着频率的增加而降低,如果你在钉子上缠绕一个电感器,那么导电的钉子会使你的电感器充当变压器,次级线圈*短路*,电感器将毫无用处。

不过,您可以在旧电缆上免费获得铁氧体磁芯。

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*:具有实心导电芯(如钉子)的电感器是个坏主意。交流磁场会将涡流感应到磁芯中,从而将电感器变成变压器。该变压器的初级是电感器,次级是磁芯本身,它与单匝短路的次级线圈相同。

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这会增加损耗(这里不是问题),但它也会降低电感器的效率……这不是您想要的滤波。