磁性元件的几何可以影响发病率的不必要的低频辐射的磁场。
加布里埃尔阿丽亚娜大卫·卡斯蒂略拉奎尔加西亚和奥斯卡佩雷斯;Ferroxcube、瓜达拉哈拉、西班牙
介绍
小型化的趋势导致了更小的组件和大板密度在电子应用程序。这个密度,“包”组件更小空间,使它比以往任何时候都重要检查effect-including可能damage-each组件可能在附近电路信号路径和其他组件。本文研究的磁性元件的几何形状,如电感或变压器、可能影响意外的发生率,低频辐射的磁场。在接下来的实验中,使用商用电感作为输出直流/直流转换器窒息。使用两种类型的电感;鼓芯magnetically-open路径和一个集成电感组件(IIC)与一个完整的差距和magnetically-closed路径。
磁路
磁性元件的电气特性,如变压器和电感器,是基于三个主要参数:
- 将电流转换成的绕组磁场。
- 的磁性材料,如磁导率,确定磁场引起的磁通。
- 组件的形状决定了磁场的路径。
这三个参数的关系将决定磁性组件的基本性质。用相对简单的公式,可以计算电感,电感器的最大电流,功率损耗即。,大多数所需的电气参数设计为一个给定的应用程序组件。同时,组件的几何形状会影响磁组件的“辐射能力”,能力未受影响的由任何的电气参数设计中使用。对于一个清晰的理解几何的至关重要的作用相对于辐射排放,磁性元件可以被分为两组。首先,在封闭的磁回路,磁芯内的磁通量仍然是,大部分的磁场线是封闭的线圈包围。第一个几何的一个很好的例子是一个环形线圈(图1)。
其次,在开放的磁回路,磁芯的磁通流动短暂,然后辐射。磁场线是开放的;或如果他们关闭,他们大部分的长度不是在磁芯而是通过环境空气。一个示例的第二几何是一门杆(图1)。事实上,有许多几何配置会导致设计“辐射”或多或少取决于是多么“开放”。本文中的产品检验的两个例子提到的几何图形和显示类似的电特性。
电感是关于5µH,直流电阻低于10米。,saturation current of approximately 7 A for the Integrated Inductive Component and approximately 10 A for the bobbin core. They have similar volumes: the IIC is about 576 mm3, and the bobbin core is about 650 mm3(图2)。
磁辐射问题是为什么呢?
在许多电力应用程序,如功率转换,磁性元件受到大电流,因此,非常高的磁场。根据核心几何,强大的领域可能是辐射。这样一个低频场相对强劲的磁性元件和附近地区最有可能将与任何循环出现在几个PCB组件。
这可能意味着有害的开关谐波电路中可以出现在任何地方,降低数字信号的质量,甚至损害其他ICs。功能可能是第一个标准在选择一个组件;但最终,包含该组件的设备必须符合EMC规定。一些委员会设立限制进行和辐射干扰。在欧洲,CISPR 16阐述这种低频率辐射的测量程序/方法(9千赫至30 MHz)。测量具体适用在美国可以找到在FCC,部分15。
测试方法和实验
这个实验依赖所谓的“van Veen方法。”1使用这种方法,测试设备(DUT)被放置在一个环形天线直径两米。这个环形天线是由RG223 / U同轴电缆有两个狭缝(装有电阻网络)对称放置,每90°从目前的调查。图3描述了天线的设置。
当前感应测量回路的电流探头连接到一个频谱分析仪和dBµA表示。在这个测试设置,噪音环境会比DUT的电流可以忽略不计。检查DUT辐射的影响,是连接到一个射频功率放大器,使用100 - 2.8 khz的方波——振幅。这个实验的目的是测量辐射在类似条件下的开磁路闭合磁路。
图4显示了这两个组件所产生的辐射dBµA表达;这些结果证实,开放电路辐射水平远高于关闭电路。注意谐波的振幅。两个组件之间的差异是8 dBµA在100千赫(主要频率)和6 dBµA在300千赫(第三次谐波)。考虑到这些数据,可以派生,辐射的差异几乎是恒定的,独立于信号的振幅。因此,使用封闭的优势磁回路适用于所有情况即使在辐射相对较低。
接下来的实验比较了电感器在实际应用程序中,DC / DC变换器的工作作为输出窒息。转换器是一个标准的设计和操作测试条件如下:2.3交付2 a - v输出电压和开关600 kHz的频率。在图5中给出的结果清楚地描述使用集成电感组件的优势与鼓芯。当使用IIC,辐射水平保持在整个系统的辐射值。在这个更高频率(600和1800 kHz)之间有显著差异的两个组件相比,差距在低频率(100和300 kHz)。比较图4和图5显示的辐射直流/直流转换器是5 dBµA,频率不受辐射影响的电感器。
结论
在低频段,进行和辐射干扰都应该被考虑。这些设计原则不仅需要通过监管限制的功能和设计要求,完成了系统的完整性。磁性元件和一个封闭的磁路设计(如。,综合归纳组件)产生很少或辐射可以忽略不计。iic的使用有助于预防等问题诱导电流跟踪,可能损害组件的电流,电流,可能会影响其他信号。这些闭合磁路设备,因此,非常适合使用在任何设备或其他电路pcb可能会受到电磁辐射的影响。
引用
- Goedbloed,碧玉j .“电磁兼容性(CISPR出版物15)。“IEC。瑞士日内瓦:1992。
- Ferroxcube软磁铁氧体和配件手册。瓜达拉哈拉,西班牙:2000(尤其)。
加布里埃尔·阿里乌斯派信徒开发工程师,可以达成的(电子邮件保护)或电话:+ 34 949 248814。
大卫·卡斯蒂略开发工程师,可以达成的(电子邮件保护)或电话:+ 34 949 247176。
拉奎尔加西亚应用工程师,可以达到在拉奎尔。加西亚@ferroxcube.com或电话:+ 34 949 247161。
奥斯卡佩雷斯在奥斯卡,开发工程师,可以达到。佩雷斯@ferroxcube.com或电话:+ 34 949 247179。