Главы из книги "Trilogy of Inductors" (Перевод) ЧИП ферриты 6.1 Технические данные 6.2 Типовые характеристики 6.3 Рекомендации по применению 6.4 Примеры расчёта

ЧИП ферриты, или SMD ферриты, для защиты от электромагнитных помех изготавливаются по многослойной технологии использующей никель-цинковые ферромагнитные материалы.

Характерной особенностью этого композитного материала является то, что активная составляющая по существу определяет полное сопротивление на частотах выше 50 МГц. Это означает, что этот фильтрующий компонент поглощает, то есть преобразует в тепло широкий спектр помех, при этом не требуется соединения с "землёй".

Чип ферриты выпускаются размерами от 0402 до 1812 на ток до 6А и полным электрическим сопротивлением до 2 кОм на частоте 100 МГц. (См. страницу сайта "EMI-подавляющие ферритовые чип-бусинки").

ЧИП или SMD ферриты также известны под названием чип бусинки или индуктивные чип бусинки. Их действительно можно рассматривать как катушки индуктивности с очень малыми потерями на частотах свыше 10 МГц.

ЧИП ферриты зарекомендовали себя с хорошей стороны в борьбе с помехами.

6.1. Технические данные

Полное электрическое сопротивление SMD феррита с номером 742 792 13 достаточно полно описывается кривыми, представленными на рисунке 1.

Рис.1    Кривые полного сопротивления ЧИП феррита 742 792 13.

Резонансная частота

Ниже ферромагнитной резонансной частоты, полное сопротивление компонента по существу определено индуктивной составляющей. В диапазоне между 50 МГц - 100 МГц, ситуация меняется. Активная составляющая потерь доминирует с увеличением частоты, а индуктивная составляющая стремиться к нулю. В данном примере индуктивная составляющая около 1,5 мкГн (на частоте 10 МГц), а полное сопротивление имеет значение 600 Ω на частоте 100 МГц.

Сопротивление постоянному току (R_DC)

Величина сопротивления постоянному току SMD феррита зависит от длины чипа, толщины и конфигурации слоёв в феррите. И измеряется она при комнатной температуре. Максимальное значение сопротивления в партии изделий не выходит за рамки той величины, которая записана в спецификации на компонент. ЧИП ферриты имеют сопротивление от нескольких миллиом до 1 Ом в зависимости от типа. Из-за очень низкого сопротивления постоянному току ЧИП ферриты значительно превосходят катушки индуктивности той же самой конструкции и размера.

Номинальный ток

Это максимальный постоянный ток, который может протекать через ЧИП феррит. Для ферритов, это определяется как ток, при котором само разогрев компонента не превышает 20°C. При более высоких токах через компонент происходит насыщение феррита и как следствие снижение полного сопротивления до 25%.

Применение ЧИП ферритов

Классическое применение для миниатюрных ферритов это:

• Фильтрация в линиях передачи данных
• Развязка питающего напряжения
• Развязка "земли"

ЧИП феррит не нуждается в заземлении, которое обычно служит для функции поглощения в фильтре! Вследствие "чувствительности" ферритового материала, даже при слаботочном сигнале чувствуется фильтрующий эффект. Фильтрующий эффект увеличивается при:

• Использовании шунтирующих конденсаторов, подключаемых к земле (выбор конденсатора зависит от интерференционного спектра и частоты затухания) (См. главы "Фильтрующие цепи" и "Конденсаторы");
• Низком выходном сопротивление источника.

6.2. Типовые характеристики

0603:

0805:

1206:

6.3. Рекомендации по применению:

Следующая номограмма может помочь с выбором полного сопротивления феррита для необходимого ослабления. Wurth Elektronik предлагает широкий выбор образцов, с помощью которого можно достичь нужного фильтрующего эффекта.

Кривые системного импеданса

Рис.2. Номограмма для определения требуемого ЧИП феррита

Вносимое ослабление определяется как логарифм отношения амплитуды помехи в недемпфированной системе к амплитуде помехи в демпфированной системе. Это утверждение приводит к формуле для вносимого ослабления (см. рис. 2):

Рис.3. Эквивалентная схема четырёхполюсника для расчёта вносимого ослабления

Z_A, Z_B системные импедансы источника и нагрузки; Z_F импеданс феррита

Номограмма, на рисунке 1 и вышеприведённая формула могут использоваться на практике, для того чтобы быстро подобрать требуемый феррит, который даст положительный эффект , поскольку полные сопротивления системы (Z_A и Z_B) в высокочастотном диапазоне трудно получить простым вычислением. Однако при разработке схем можно использовать следующие цифры, полученные опытным путём:

6.4. Примеры расчёта

Пример 1:

ЧИП феррит 742 796 6
полное сопротивление Z_F на частоте 100 МГц равно 1000 Ω
Типоразмер 0603: R_DC ≤ 0.6 Ω; I ≤ 200 мА
Импеданс системы 300 Ω

Согласно вышеприведённой формуле, вносимое ослабление на частоте 100 МГц равно 8,5 dB

Пример 2:

ЧИП феррит 742 792 12
полное сопротивление Z_F на частоте 100 МГц равно 80 Ω
Типоразмер 1206: R_DC ≤ 30Ω; I ≤ 3000 мА
Импеданс системы 50 Ω

Согласно вышеприведённой формуле, вносимое ослабление на частоте 100 МГц равно 14 dB

Пример 3:

Уровень помех на частоте 100 МГц превышает допустимый на 3 dB;
Необходимый гарантированный запас по уровню помех 5 dB;
Следовательно, требуется внести ослабление 8 dB;
Импеданс системы 50 Ω.

Используя кривую импеданса системы 50 Ω из номограммы представленной в разделе 6.3 на рисунке 2:
получаем импеданс феррита Z_F ≈ 180 Ω. Из стандартного ряда значений выбираем 220 Ω.
Например, феррит 0603 №742 792 63: 220 Ω на 100 МГц; 0,3 Ω R_DC; I_max = 500 мА