2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 14:03
เราแต่ละคนเคยเห็นกระบอกสูบเล็กๆ ที่สายไฟหรือสายเคเบิลสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เข้าชุดกัน สามารถพบได้ในระบบคอมพิวเตอร์ทั่วไป ทั้งในสำนักงานและที่บ้าน ที่ปลายสายไฟที่เชื่อมต่อยูนิตระบบกับแป้นพิมพ์ เมาส์ จอภาพ เครื่องพิมพ์ สแกนเนอร์ ฯลฯ องค์ประกอบนี้เรียกว่า " แหวนเฟอร์ไรต์" (หรือตัวกรองเฟอร์ไรต์) ในบทความนี้ เราจะพิจารณาจุดประสงค์ที่ผู้ผลิตคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ความถี่สูงติดตั้งผลิตภัณฑ์เคเบิลด้วยองค์ประกอบดังกล่าว
วัตถุประสงค์หลัก
วงแหวนเฟอร์ไรท์สามารถลดผลกระทบของความถี่วิทยุและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าบนสัญญาณที่ส่งผ่านสายไฟ สายสัญญาณและสายไฟยาวของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ มีคุณสมบัติเป็นกาฝากนั่นคือทำหน้าที่เป็นเสาอากาศ พวกเขาแผ่รังสีเสียงต่าง ๆ ที่สร้างขึ้นภายในอุปกรณ์ไปยังสภาพแวดล้อมภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงสร้างการรบกวนในสถานีวิทยุเมื่อรับสัญญาณวิทยุและบนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ และในทางกลับกัน เมื่อได้รับการรบกวนจากอากาศจากอุปกรณ์ส่งสัญญาณวิทยุ คอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ อาจทำงานผิดปกติ ที่นี่เพื่อขจัดปรากฏการณ์นี้ พวกเขาใช้แหวนเฟอร์ไรต์ที่เสียบกับสายไฟหรือสายไฟที่เข้าชุดกัน
สมบัติทางกายภาพ
เฟอร์ไรต์เป็นเฟอร์ไรท์ที่ไม่นำไฟฟ้า อันที่จริงมันเป็นฉนวนแม่เหล็ก วัสดุนี้ไม่ได้สร้างกระแสวน ดังนั้นมันจะทำการแม่เหล็กใหม่อย่างรวดเร็ว - ทันเวลากับความถี่ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก คุณสมบัติของวัสดุนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างมีประสิทธิภาพ แหวนเฟอร์ไรต์ที่สวมอยู่บนสายเคเบิลสามารถสร้างอิมพีแดนซ์เชิงแอ็คทีฟขนาดใหญ่สำหรับกระแสโหมดทั่วไป
วัสดุนี้เกิดขึ้นจากการผสมผสานทางเคมีของเหล็กออกไซด์กับออกไซด์ของโลหะอื่นๆ มีลักษณะเป็นแม่เหล็กเฉพาะและมีการนำไฟฟ้าต่ำ ด้วยเหตุนี้ เฟอร์ไรท์จึงแทบไม่มีคู่แข่งเทียบกับวัสดุแม่เหล็กอื่นๆ ในเทคโนโลยีความถี่สูง แหวนเฟอร์ไรต์ 2000nm เพิ่มความเหนี่ยวนำของสายเคเบิลอย่างมีนัยสำคัญ (หลายร้อยหรือพันครั้ง) ซึ่งช่วยยับยั้งการรบกวนความถี่สูง องค์ประกอบนี้ถูกติดตั้งบนสายไฟระหว่างการผลิตหรือตัดเป็นครึ่งวงกลมสองวงแล้ววางบนลวดทันทีหลังจากการผลิต เฟอร์ไรต์ตัวกรองบรรจุในกล่องพลาสติก หากตัดออก จะเห็นโลหะอยู่ข้างใน
ฉันจำเป็นต้องมีตัวกรองเฟอร์ไรต์หรือไม่? หรือนี่จะเป็นอีกเรื่องหลอกลวง
คอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่มี "คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า" มาก ดังนั้น มาเธอร์บอร์ดภายในยูนิตระบบจึงสามารถสั่นที่ความถี่หนึ่งกิโลเฮิรตซ์ได้ แป้นพิมพ์มีไมโครชิปซึ่งทำงานด้วยความถี่สูงเช่นกัน ทั้งหมดนี้นำไปสู่การสร้างสัญญาณรบกวนวิทยุที่เรียกว่าใกล้ระบบ ในกรณีส่วนใหญ่ พวกเขาจะถูกกำจัดโดยการป้องกันบอร์ดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยกล่องโลหะ อย่างไรก็ตาม แหล่งที่มาของสัญญาณรบกวนอีกแหล่งหนึ่งคือสายทองแดงที่เชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ อันที่จริง พวกมันทำหน้าที่เหมือนเสาอากาศยาวที่รับสัญญาณจากสายเคเบิลของอุปกรณ์วิทยุและโทรทัศน์อื่นๆ และส่งผลต่อการทำงานของอุปกรณ์ "ของพวกเขา" ตัวกรองเฟอร์ไรท์ช่วยขจัดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าและสัญญาณออกอากาศ องค์ประกอบเหล่านี้แปลงการสั่นสะเทือนความถี่สูงแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน นั่นคือเหตุผลที่ติดตั้งไว้ที่ปลายสายส่วนใหญ่
วิธีเลือกตัวกรองเฟอร์ไรต์ที่เหมาะสม
ในการติดตั้งวงแหวนเฟอร์ไรต์บนสายเคเบิลด้วยมือของคุณเอง คุณต้องเข้าใจประเภทของผลิตภัณฑ์เหล่านี้ ท้ายที่สุด มันขึ้นอยู่กับชนิดของลวดและความหนาของลวดที่คุณต้องการใช้ตัวกรอง (จากวัสดุใด) ตัวอย่างเช่น วงแหวนที่ติดตั้งบนสายเคเบิลมัลติคอร์ (สายไฟ สายเคเบิลข้อมูล วิดีโอ หรืออินเทอร์เฟซ USB) จะสร้างหม้อแปลงโหมดทั่วไปที่เรียกว่าในส่วนนี้สัญญาณป้องกันเฟสที่มีข้อมูลที่เป็นประโยชน์ และยังสะท้อนการรบกวนในโหมดทั่วไปอีกด้วย ในกรณีนี้ ควรใช้ไม่ดูดซับเฟอร์ไรท์เพื่อหลีกเลี่ยงการหยุดชะงักของการส่งข้อมูล แต่เป็นวัสดุที่มีความถี่สูงกว่า แต่ควรเลือกวงแหวนเฟอร์ไรท์สำหรับสายเสาอากาศจากวัสดุที่จะกระจายการรบกวนความถี่สูง แทนที่จะสะท้อนกลับเข้าไปในลวด อย่างที่คุณเห็น สินค้าที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ของคุณลดลง
แกนเฟอร์ไรท์
ถังเฟอร์ไรต์แบบหนามีประสิทธิภาพสูงสุดในการจัดการกับการรบกวน อย่างไรก็ตาม ควรระลึกไว้เสมอว่าตัวกรองที่เทอะทะเกินไปนั้นไม่สะดวกต่อการใช้งาน และผลลัพธ์ของการทำงานจริงแทบไม่แตกต่างจากฟิลเตอร์ที่เล็กกว่าเล็กน้อย ตัวกรองควรมีขนาดที่เหมาะสมเสมอ: เส้นผ่านศูนย์กลางภายในควรตรงกับลวดและความกว้างควรตรงกับความกว้างของขั้วต่อสายเคเบิล
อย่าลืมว่าไม่เพียงแต่ตัวกรองเฟอร์ไรต์เท่านั้นที่ช่วยในการต่อสู้กับเสียงรบกวน ตัวอย่างเช่น เพื่อการนำไฟฟ้าที่ดีขึ้น ขอแนะนำให้ใช้สายเคเบิลที่มีหน้าตัดขนาดใหญ่ เมื่อเลือกความยาวของสายไฟ คุณไม่ควรกำหนดระยะขอบให้ยาวระหว่างอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ นอกจากนี้ คุณภาพของการเชื่อมต่อระหว่างสายไฟและขั้วต่อยังเป็นแหล่งสัญญาณรบกวนอีกด้วย
ทำเครื่องหมายวงแหวนเฟอร์ไรต์
สัญลักษณ์วงแหวนเฟอร์ไรต์ที่พบมากที่สุดมีดังนี้: KD×d×N โดยที่:
- K ย่อมาจาก "ring";
- D - เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของผลิตภัณฑ์;
- d - เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของวงแหวนเฟอร์ไรต์
- H – ความสูงของตัวกรอง
นอกจากขนาดโดยรวมของผลิตภัณฑ์แล้ว ประเภทของวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกยังถูกเข้ารหัสในการทำเครื่องหมาย ตัวอย่างของรายการอาจมีลักษณะดังนี้: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6 ครึ่งหลังสอดคล้องกับขนาดโดยรวมของวงแหวน และการซึมผ่านของแม่เหล็กเริ่มต้นจะถูกเข้ารหัสในครั้งแรก (20 Μ ผม). นอกเหนือจากพารามิเตอร์เหล่านี้แล้ว ในคำอธิบายอ้างอิง ผู้ผลิตแต่ละรายจะระบุความถี่วิกฤต พารามิเตอร์ลูปฮิสเทรีซิส ความต้านทาน และอุณหภูมิคูรีสำหรับผลิตภัณฑ์เฉพาะ
แหวนเฟอร์ไรต์มีการใช้งานอย่างไร
นอกจากการใช้งานที่เป็นที่รู้จักกันดีในฐานะตัวป้องกันความถี่สูงแล้ว วัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกยังถูกนำมาใช้ทำหม้อแปลงอีกด้วย มักพบในอุปกรณ์จ่ายไฟของคอมพิวเตอร์ เป็นที่ทราบกันดีว่าหม้อแปลงไฟฟ้าแบบวงแหวนเฟอร์ไรต์มีประสิทธิภาพมากในเครื่องผสมแบบสมดุล อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกคนที่รู้ว่ามีความเป็นไปได้ที่จะ "ยืด" ให้สมดุล การดัดแปลงของหม้อแปลงนี้สามารถทำการปรับสมดุลได้แม่นยำยิ่งขึ้น นอกจากนี้ หม้อแปลงบนวงแหวนเฟอร์ไรต์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้ตรงกับความต้านทานเอาต์พุตและอินพุตของน้ำตกของอุปกรณ์ทรานซิสเตอร์ ในกรณีนี้ ความต้านทานแบบแอคทีฟและแบบรีแอกทีฟจะเปลี่ยนไป อุปกรณ์นี้สามารถใช้เพื่อเปลี่ยนช่วงการปรับค่าความจุได้ หม้อแปลงแบบดึงลงทำงานได้ดีต่ำกว่า 10 MHz.
สรุป
แด่ผู้ที่หากคุณสนใจที่จะไขวงแหวนเฟอร์ไรต์ด้วยตัวเอง โปรดทราบว่าอิมพีแดนซ์แบบอนุกรมที่แกนเฟอร์ไรต์ความถี่สูงนำมาใช้นั้นสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างง่ายดายด้วยการหมุนตัวนำหลายรอบ ตามทฤษฎีวิศวกรรมไฟฟ้า อิมพีแดนซ์ของระบบดังกล่าวจะเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของจำนวนรอบ แต่นี่เป็นทฤษฎี แต่ในทางปฏิบัติ รูปภาพค่อนข้างแตกต่างเนื่องจากความไม่เชิงเส้นของวัสดุที่เป็นแม่เหล็กและการสูญเสียในตัวมัน
คู่ของการหมุนบนแกนกลางเพิ่มอิมพีแดนซ์ไม่ใช่สี่เท่าตามที่ควรจะเป็น แต่น้อยกว่าเล็กน้อย เป็นผลให้เพื่อให้พอดีกับตัวกรองสายเคเบิลหลายรอบควรเลือกแหวนที่มีขนาดใหญ่กว่าอย่างเห็นได้ชัด หากไม่สามารถยอมรับได้ และลวดต้องมีความยาวเท่าเดิม ควรใช้ตัวกรองหลายตัว
