Làm thế nào để một đầu cuối dây lõi ferrite hoạt động để giảm EMC?

Câu hỏi sau đây đã được hỏi về superuser: xi lanh trên cáp là gì?

Làm thế nào mà xi lanh làm việc? Theo như tôi có thể nói, ngay cả khi bạn đặt một đầu ở hai đầu cáp, bất kỳ tín hiệu HF nào cũng phải đi thẳng qua nó.

Có một mạch tương đương cho thấy các nguyên tắc tốt hơn?

BIÊN TẬP

Tôi đã giả sử trong câu hỏi của mình rằng dây đi qua một chiếc nhẫn làm từ ferrite. Tất nhiên có khả năng khác là nó vòng quanh ferrite, tạo ra một cuộn cảm (rất nhỏ, độ tự cảm rất thấp) nối tiếp với cáp. Là vậy sao?

Ferrites giảm bức xạ điện từ bằng cách giảm dòng chế độ phổ biến.

Đầu tiên, tại sao giảm dòng chế độ phổ biến làm giảm bức xạ? Nếu bạn có hai dây song song mang dòng điện bằng nhau và ngược chiều, nghĩa là không có dòng điện chế độ chung, thì ở khoảng cách lớn hơn đáng kể so với khoảng cách giữa các dây, điện trường và từ trường được tạo bởi dây sẽ hủy. Do đó, không có trường ròng, vì vậy không thể có bức xạ. Xem đường truyền dẫn đôi .

Vậy làm thế nào để một ferrite giảm dòng chế độ phổ biến? Mặc dù dây chỉ có thể đi qua ferrite một lần, nó vẫn tạo thành một cuộn cảm. Đi qua dây qua ferrite nhiều lần chỉ làm tăng độ tự cảm. Đôi khi bạn thấy điều này:

nhưng vì các dây cáp liên quan thường cồng kềnh và khó thực hiện với máy móc tự động, nên việc sử dụng lõi lớn hơn thường dễ dàng hơn:

Về mặt sơ đồ, một cặp dây đi qua một ferrite trông như thế này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Hãy chỉ nhìn vào một nửa trong số này trong sự cô lập, chỉ cần một . Bất kỳ dòng điện nào trong A sẽ tạo ra một từ trường trong lõi, giống như một cuộn cảm thông thường. Do đó, bạn có được trở kháng tăng dần với tần số tăng dần, giống như bạn làm với bất kỳ cuộn cảm nào.

$I_A = -I_B$

Do đó, sự sắp xếp này, được gọi là cuộn cảm ở chế độ chung , thể hiện trở kháng cao đối với dòng điện ở chế độ chung và trở kháng thấp đối với dòng điện ở chế độ vi sai. Trở kháng cao của cuộn cảm sẽ ngăn dòng điện ở chế độ chung đáng kể phát triển và các ferrites cho các ứng dụng này được thiết kế để bị mất, do đó, điện áp ở chế độ chung chủ yếu được chuyển thành nhiệt trong lõi.

Trên các dây cáp được che chắn, ferrite hoàn thành điều tương tự, mặc dù theo một cách hơi khác. Thông thường, tín hiệu tần số cao truyền trên cáp được che chắn sẽ bị buộc phải truyền ở bên ngoài tấm khiên bằng hiệu ứng da . Tuy nhiên, nếu có dòng điện theo một hướng của một dây dẫn bên trong tấm chắn, thì dòng trở lại trên tấm khiên sẽ được kéo vào bề mặt bên trong của tấm chắn. Đó là, thực tế là một lồng Faraday , nhưng trong trường hợp này, chúng tôi đang giữ cho các trường từ bên trong không bị thoát ra ngoài, thay vì các trường từ bên ngoài xâm nhập. Xem cáp đồng trục .

Tuy nhiên, điều này chỉ hoạt động nếu có chính xác các dòng điện bằng nhau và ngược chiều trên tấm chắn và các dây dẫn trong đó. Bất kỳ dòng khiên nào không được cân bằng bởi dòng điện dẫn bên trong sẽ truyền ở bên ngoài tấm khiên. Nếu một ferrite được kẹp xung quanh cáp, thì điều này tạo thành một cuộn cảm. Nhưng, cuộn cảm này chỉ được nhìn thấy bởi dòng điện ở bên ngoài tấm khiên và đây là dòng điện bạn không muốn, bởi vì chúng chỉ tồn tại khi có dòng điện ở chế độ chung và chúng là dòng điện duy nhất có trường ngoài với cáp, và do đó tiềm năng để tỏa ra.

Đó là một cuộn cảm ở chế độ chung - một với một lượt duy nhất. Tín hiệu vi sai không bị ảnh hưởng, tín hiệu chế độ chung bị suy giảm.

Vật liệu ferrite được sử dụng trong những thứ này có trở kháng cao đối với nhiễu chế độ chung tần số cao (MHz trở lên), đó là lý do tại sao người ta thường nhìn thấy chúng trên cáp nguồn DC và trên cáp băng có tín hiệu tần số tương đối thấp.