フェライトを使用してEMIを抑制する

私たちの理想的な世界では、安全性、品質、パフォーマンスが最も重要です。 ただし、多くの場合、最終コンポーネント (フェライトを含む) のコストが決定要因になります。 この記事は、コスト削減の手段として代替フェライト材料を探している設計エンジニアの補助として書かれています。

フェライトの用途

ソフトフェライトの主な用途は次の 3 つです。

1. 信号レベルが低い2。 パワー3. EMI

必要な固有の材料特性とコアの形状は、それぞれの特定の用途によって決まります。 低信号レベルのアプリケーションのパフォーマンスを制御する固有の特性は、透磁率 (特に温度に対する)、低いコア損失、および時間と温度に対する良好な磁気安定性です。 アプリケーションには、高Qインダクタ、コモンモードインダクタ、広帯域、マッチングおよびパルストランス、ラジオ用のアンテナ素子、およびアクティブおよびパッシブトランスポンダが含まれます。 電力用途の場合、動作周波数および温度における高磁束密度と低損失が望ましい特性です。 アプリケーションには、スイッチモード電源、磁気増幅器、DC-DC コンバータ、パワー フィルタ、点火コイル、電気自動車のバッテリ充電用変圧器などがあります。

抑制アプリケーションにおけるソフト フェライトの性能に最も影響を与える固有の特性は複素透磁率 [1] であり、コアのインピーダンスに直接比例します。 フェライトを不要な信号（伝導または放射）のサプレッサーとして使用するには、3 つの方法があります。 1 つ目は、最も一般的ではありませんが、実際のシールドとしてフェライトを使用して、導体、コンポーネント、または回路を放射された漂遊電磁場の環境から隔離します。 2 番目のアプリケーションでは、フェライトを容量性要素とともに使用して、低周波ではインダクタンス、つまり低周波では静電容量、高周波では散逸性となるローパス フィルタを作成します。 3 番目の最も一般的な使用法は、フェライト コアがコンポーネントのリード線または基板レベルの回路で単独で使用される場合です。 このアプリケーションでは、フェライト コアは寄生発振を防止し、コンポーネントのリード線や相互接続されたワイヤ、トレース、またはケーブルに沿って伝わる可能性のある不要な信号のピックアップや送信を減衰します。 2 番目と 3 番目のアプリケーションの両方で、フェライト コアは、EMI 源から放射される高周波電流を排除または大幅に低減することにより、伝導 EMI を抑制します。 フェライトの導入により、十分に高い周波数インピーダンスが提供され、高周波電流が抑制されます。 理論的には、理想的なフェライトは EMI 周波数で高インピーダンスを提供し、他のすべての周波数ではゼロ インピーダンスを提供します。 実際には、フェライトサプレッサーコアは周波数に依存するインピーダンスを提供します。 1 MHz 未満の周波数では低く、フェライト材料に応じて、最大インピーダンスは 10 MHz ～ 500 MHz で得られます。

複素透過性

交流の電圧と電流が複素パラメータで表される電気工学の原則と一致しているため、材料の透磁率は実部と虚部からなる複素パラメータとして表すことができます。 これは、透磁率が 2 つの成分に分離する高周波で証明されます。 実数成分 (μ') は無効部分を表し、交流磁場と同位相 [2] ですが、虚数成分 (μ'') は損失を表し、交流磁場とは位相が異なります。 これらは、直列成分 (μs' μs” ) または並列成分 (μp' μp”) として表すことができます。 図 1、2、および 3 のグラフは、3 つのフェライト材料の複素初透磁率の直列成分を周波数の関数として示しています。 材料タイプ 73 は、初透磁率 2500 のマンガン亜鉛フェライトです。材料タイプ 43 は、初透磁率 850 のニッケル亜鉛フェライトです。材料タイプ 61 は、初透磁率 125 のニッケル亜鉛フェライトです。