研究表明,Li-Zn铁氧体能成功地抑制EMI。
北卡罗来纳州Joshi和S.S.伊斯兰教,博士学位。
Jamia Nagar Jamia Islamia大学印度
Anjali Verma博士。
印度理工学院,新德里,印度
最近的技术发展特点是前所未有的扩散数字技术在信息和通讯设备。全世界接受的便携式数字设备,创造了我们现在的“信息社会。“这种快速发展的伴随的是一个环境上塞满了这些设备产生的电磁信号。新信息时代的其他结果包括真正的关于电磁辐射对人体的影响和可能性的增加噪声影响其他电子产品。
电子噪声会导致从一个微不足道的灾难如果紧急,妨害交通、或医疗设备的影响。在任何情况下,这是不可取的,必须控制。这对优越的抑制噪声的需求急剧增加的几个因素,包括更高的电源切换率和更严格的要求标准组织在世界各地。
设备噪声可以是内部或内部。当出现问题时,必须采取措施隔离的原因。接收方必须识别和源必须确定。理想情况下,噪声应降低到一个可接受的水平而不影响至关重要的信息被传播。分离的排放源接收机是另一个可接受的选择。也是经济的,因为信号强度的辐射来源减少接收器距离的平方。
然而,明智地使用时,共模滤波器减少了造成的传导和辐射发射噪声电路中开关设备。事实上,选择合适的滤波器对噪声吸收是至关重要的实现高频处理瞬态和免疫力的输入电源进行。1
实施电磁兼容措施是非常符合成本效益的设计过程。所有有效的EMC技术应该使用。接地、屏蔽和滤波技术广泛应用和成功控制了EMI。铁氧体正越来越多地用于控制EMI和EMI改造设计接近完成。EMI抑制铁素体的提供了一个有效的手段减少常见的和差模电磁噪声。这些铁氧体磁芯是最常用的抑制共模电磁干扰对电子设备的内部和外部的电缆组件。通过减少EMI辐射水平的内部电缆,铁氧体磁芯可以减少费用和整体所需的屏蔽。
铁氧体磁性半导体。半导体和磁性材料展览有趣的属性,可用于电子设备。一般来说,铁氧体材料是用于环形线圈的形式,或高频珠子。各种设计参数的影响,应该考虑在选择材料。等因素渗透、居里温度、磁饱和,电阻率和阻抗EMC设计中尤其相关。
实验的程序
在目前的研究中,系列的成分配方,即Li-Zn,2是基于通用的公式:
李0.25 - x / 4锌0.5 - x / 2锰0.1菲2.15 - x / 4O4(1)
分析级原材料以氧化物的形式/碳酸锂、锌、锰、铁用于处理铁氧体。为了避免逃避锂在高温烧结,少量的Bi2O3 (0.5 wt %)。3在初始混合添加烧结援助。材料完全混合使用标准的湿铣削技术。材料在正常大气煅烧四小时后750°C。几滴聚乙烯醇溶液(2%)被添加到煅烧粉作为粘合剂。干粉末压成圆形光盘和环形线圈(与一个外径(OD),内径(ID)和高度(H) 28日,12日和9毫米,分别)通过应用5吨/ cm的压力。2样本进一步空气中烧结气氛在1050°C四个小时。加热率保持在40度/分钟,正常的空气冷却后。
测量的细节
所有样品的x射线衍射模式得到使用Rigaku盖革flex 3 kw x射线衍射仪(XRD)。样本的密度测量使用Archimedeas方法。饱和磁化强度与振动样品磁强计测量(EG&G普林斯顿模型应用研究155)。居里温度的测量是在Soohoo安排详细的。4阻抗和电感测量使用惠普4294 & HP4284阻抗分析仪。插入损耗测量使用r和s测试接收机(ESH3 335.8017)。EFT被EFT模拟器由Keytek生成。铁氧体材料的密度如表1所示。孔隙度测量的4.6%。这表明材料的烧结。铁氧体材料,因此,必须有一个高的居里温度(Tc)和高磁饱和(女士)。
高居里温度和高磁饱和表明Li-Zn铁氧体材料是一个合适的磁性材料。Lithium-Zinc铁氧体的直流电阻率测量通过使用双探针法在环境温度是5.8 x 106 Ohm-cm。高电阻率是必不可少的,特别是对于避免短路绕组直接坐在non-coated核心。它还降低了涡流在高频率。
铁氧体的磁性质让它们用于解决电磁干扰问题的合理选择与高速电子电路有关。正确选择时,铁酸盐可以吸收多余的信号而不干扰电路的正常运行。
其中最重要的软磁性材料磁导率的属性。磁导率是一个衡量的程度的材料修改本地通量相交的磁场。一个小磁场铁氧体的应用可能会导致大的磁通密度,因为它创建了一个对齐的磁偶极子出现在材料。“磁矩排列”结果的过程在能量储存和损失;因此渗透率通常表示为复数。铁氧体的磁导率是一个函数的材料特性,如微观结构和化学成分,以及操作条件,如温度、频率和强度的应用领域,存在的静态和non-signal字段(直流偏置)。在低频率低端的无线电频谱,存储组件占主导地位。然而,随着应用领域的频率增加,占主导地位的存储组件脱落和有损组件变得越来越重要。
最终将达到损耗分量的频率达到最大值。这种情况被称为核磁共振。超过这个频率、磁偶极子再也不能按照应用领域。
真实和虚构的磁导率随频率如图1和图2所示。图2说明了在110 MHz,磁导率的虚部是超过100人。这表明Li-Zn铁氧体是一种铁氧体宽的带宽。在低频,铁氧体电感器的特点是低损耗不断自感应线圈,其中μs´是最高的。压制核心主要是归纳和拒绝的EMI信号来源。在高频,μs˝成为更重要的参数,电感器显示了高阻抗。消除干扰信号变得电阻而不是反射源。图2还表明电阻部分主导1 MHz以上。损耗材料将显示一个平滑变化的阻抗与频率和真正的宽带衰减。5
应用频率测量阻抗的变化,如图1所示。方程2代表系列阻抗和复磁导率。铁氧体抑制的阻抗(Z)的核心是内在材料characteristics-μs´和μs˝,匝数的平方(N),和铁氧体磁芯尺寸。
Z = jw Ls + Rs = jw(μs´-μs˝)罗(2)
在哪里
Lo n = 1.172H日志10OD / ID 109(H) (3)
在二维方程给出英寸。6
一旦材料的行为与阻抗与频率,阻抗可能进一步改进的两种方法——viz.通过增加核心维度和匝数(图3)。在方程3中,两倍高(H)将双卷和阻抗。简单的翻倍体积通过改变核心OD和ID将会增加大约40%的阻抗。7
铁氧体磁芯的性能通常是使用一个插入损耗曲线特征。Li-Zn铁氧体的插入损耗是衡量,50欧姆的输入和输出阻抗,并与3、6或8的数量(图4、5。和6)。
插入损耗还取决于源和负载阻抗与频率增加。显然,插入损耗不是仅仅取决于产品阻抗等参数。6因此,插入损耗可以被认为是一个重要的点比较铁氧体设备,但它不是明显衰减在给定应用程序的预测。插入损耗是表示对数方程5、50欧姆/ 50欧姆系统:
IL = 20日志10(Zg + ZL + z) / (Zg + ZL) (4)
在哪里
Zg =噪声源
ZL =负载
系统的阻抗z =铁氧体50Ω/ 50Ω。
插入损耗(IL) = 20日志10(1 + z / 100) (5)
插入损耗的图表(图4、5、6)表明一个Li-Zn铁氧体是铁氧体抑制电磁噪声的宽的带宽。N = 1的共振峰(600 MHz), N = 3 (300 MHz),和N = 6 (100 MHz)表明,铁素体适用于抑制电磁干扰等各种参数进行了噪声(上图1 MHz),辐射排放,免疫参数电快速瞬变、静电放电、阻尼振荡波。
申请抑制电磁噪声
铁氧体磁心数字转= 6的常用模式的输入电源(230/2)货币计算的机器。核心的插入损耗在这个频段> -25分贝,如图6所示。
铁氧体磁芯的功能是吸收电磁干扰在一定频率与货币计算的机器。货币计算的电磁噪声频谱测量机按CISPR赔率。电源线作为天线的辐射电磁噪声(30兆赫到300兆赫)。频谱分析仪和吸收器夹是用来测量噪声(图7)。这表明噪声超过监管限制。Li-Zn铁氧体芯安装在货币计数机,但峰值发射测量仍然超过了限制(图8和9)。这样的结果要求平均和峰值的准峰值分析排放超过平均和准峰值监管限制了最好的解决方案是实现最大阻抗在这个范围内。
现在,准峰值和平均噪声测量和观察低于监管限制线。这些结果表明,Li-Zn铁氧体磁心是有效地抑制EMI抑制噪声和代用材料。
抑制EFT8电子设备,影响Li-Zn铁氧体研究了一个基于微处理器的能源计230 Vrms激励和出租汽车费计。能量计完全非功能性在400 v (EFT /破裂)。应该观察到的数量6在共模输入的电源、铁氧体抑制EFT8, 9到5.5 kV的基于微处理器的能量计。
静电放电会产生严重的问题在电子电路。ESD首先转化为电流和产生一个宽的带宽(约1 - 300 MHz磁场)。这个字段创建一个故障,有时破坏电子设备。Li-Zn铁氧体芯6和8的数字在常见的模式提供了非常高的静电放电的整个频谱衰减。铁氧体磁芯可以用来抑制防静电。
阻尼振荡瞬态诱发的低电压电路在高电压现象或中压网络(开关现象、错误等)。这些类型的瞬变的特点是高频率和高电压(2.5 kV-1 MHz),宽的带宽之间的频率范围1和10 MHz。电子继电器用于高压/ MV安装瞬变的严重影响。Li-Zn铁氧体的插入损耗与8圈数字(图4)用于输入电源,有效地抑制瞬变。
结论
我们的实验结果显示,Li-Zn铁氧体可作为另一种装置抑制电磁噪声。材料烧结在1050°C,图与Mn-Zn相比相对较低,Ni-Zn铁氧体,烧结在1200°- 1400°C的铁氧体材料烧结在1050°、1100°、1150°C,以确定阻抗与频率的影响。事实上,没有观察到显著性差异。插入损耗图显示材料适用于压制进行排放,辐射排放,和免疫参数。
引用
1。大卫·摩根手册EMC测试和测量。
2。http://www.emsstg.com/ferrite/mmat_lithium.asp
3所示。普朗联合国开发、湄Sagar S.N. Chatterjee, L.K. Nagpaul Nitendar Kumar,副词在陶瓷、酒精含量卷,507年、1986年。
4所示。水Soohoo陶铁磁体的理论和应用。(新世纪,恩格尔伍德悬崖,新泽西州,1960)。252年。
5。s、e . C。,Soft Ferrites, Properties and Applications, 2nd . Butterworth, 1988.
6。“软铁氧体EMI抑制”Technical Note菲利普斯磁Products.1988。
7所示。“如何选择为EMI抑制铁氧体组件”,14日版Fair-Rite产品公司的技术信息,美国。
8。测试和测量techniques-Electrical快速瞬变/破裂免疫测试按IEC 61000-4-4。
9。米歇尔•Mardiguian EMI麻烦射击技术,MacGraw山。
关于作者
北卡罗来纳州JoshiKumaon大学学习物理学,Almora Uttrakhand、印度和专业电子物理。1984年获得学士学位后,Joshi加入电子区域的组件测试部门测试实验室(北)的信息和技术,印度新德里。目前,Joshe在EMI / EMC实验室工作作为一个科学家,追求博士学位”Li-Zn铁氧体的合成和表征抑制电磁噪声”从Jamia Millia Islamia大学,新德里。Joshe可以达成的(电子邮件保护)。
党卫军伊斯兰教目前是应用科学与人文系的教授和moran的协调员。电子项目,工程与技术学院,Jamia Millia Islamia(中央大学),新德里。他拥有一个博士学位巴黎(法国)和大学的材料科学贡献了几个研究论文在国际期刊上。他的研究兴趣包括光谱研究半导体量子结构,高速纳米器件和铁氧体。电子邮件:(电子邮件保护)。
Anjali Verma一直致力于陶瓷的合成,特别是铁氧体散装和薄膜形式,通过湿化学方法。她目前的兴趣包括纳米科学和纳米技术。她有许多研究论文信贷在公认的学术期刊上。她完成了她的博士在国家化学实验室工作,浦那(印度,后来加入了印度理工学院,1994年德里。她还在孟买大学担任教学职位。(电子邮件:(电子邮件保护)。