Les transformateurs électriques et les inducteurs utilisent souvent des noyaux de ferrite, qui sont des centres magnétiques. Ils se présentent sous différentes tailles et formes et sont fabriqués à partir de matériaux céramiques. En raison de leur perméabilité magnétique élevée, de leur faible conductivité et de leur capacité à réduire les pertes à haute fréquence, les noyaux de ferrite sont utiles pour réduire les niveaux de bruit et les courants de mode commun dans les équipements électriques.
Dans cet article, nous verrons comment les noyaux de ferrite permettent de réduire les interférences électromagnétiques dans les câbles.
Pourquoi les noyaux de ferrite sont-ils utilisés dans les câbles pour supprimer les interférences électromagnétiques ?
Les gadgets électroniques utilisent des centres de ferrite pour réduire le bruit. Ils constituent une méthode efficace pour réduire le courant de mode commun et le rayonnement en incorporant une résistance à haute fréquence dans un fil. On les trouve généralement dans les claviers, les souris et les connexions informatiques.
Lorsqu'un gadget est alimenté par un transformateur externe ou une autre source, les lignes d'alimentation utilisent également des noyaux de ferrite.
Les radiations conduites et/ou émises par le câble sont réduites par l'âme, qui fonctionne comme une self de mode commun. En outre, ils contribuent à réduire l'accrochage des fils à haute fréquence. Les noyaux de ferrite fonctionnent essentiellement comme des résistances à haute fréquence avec une résistance nulle en courant continu ou à basse fréquence.
Ils jouent un rôle particulièrement important dans l'atténuation des transmissions de bruit indésirables au-delà de 10 MHz. Toutefois, en raison de leur impédance relativement faible à ces fréquences, ils ne sont pas très utiles pour les transmissions par câble à basse fréquence, c'est-à-dire en dessous de 10 MHz. Il est possible d'utiliser des spires multiples pour augmenter la résistance des noyaux de ferrite, mais cela réduit les performances à haute fréquence des noyaux et augmente la capacité entre les spires.
Spécifications et signification des noyaux de ferrite
Selon leur composition et leur structure, les centres de ferrite fonctionnent différemment lorsqu'il s'agit de filtrer les interférences électromagnétiques. En effet, comme la perméabilité magnétique varie en fonction des composants, la résistance varie également.
Ils sont particulièrement importants pour atténuer les transmissions de bruit indésirables au-dessus de 10 MHz. Ils sont cependant moins utiles pour les fuites de câbles à basse fréquence, en dessous de 10 MHz, car leur impédance est trop faible pour fonctionner à ces fréquences. Les spires multiples peuvent augmenter la résistance des noyaux de ferrite, mais cela entraîne une augmentation de la capacité entre les spires, ce qui nuit aux performances des noyaux à haute fréquence.
Caractéristiques et importance des noyaux de ferrite
Selon les matériaux et les formes utilisés, les centres de ferrite fonctionnent différemment en termes de réduction des interférences électromagnétiques. En effet, les différents matériaux ont des perméabilités magnétiques différentes et donc des impédances différentes.
L'utilisation de matériaux en ferrite affecte également la relation entre les composantes de réactance et de résistance. Les caractéristiques des centres de ferrite.
Par conséquent, il n'y aura pas d'inductance ou de résistance s'il n'y a pas de champ magnétique.
Un inducteur est créé en attachant le fil au centre de la ferrite afin de réduire le courant en mode commun. Par conséquent, tout courant amènera le noyau à générer un champ magnétique similaire à celui d'un inducteur. Vous bénéficiez ainsi d'une augmentation de la fréquence et de l'impédance.
La self de mode commun est le mécanisme qui présente une résistance élevée aux courants de mode commun et une faible impédance aux courants de mode différentiel. La résistance élevée de la self arrête l'émergence des courants de mode commun. En raison des pertes minimales des noyaux de ferrite utilisés, les tensions de mode commun sont converties en chaleur à l'intérieur des noyaux.
Le courant de mode commun dans les câbles et les assemblages de fils est la principale source de pannes. Ce courant peut également revenir par un autre chemin, tel qu'un plan de masse, un fil voisin ou tout autre chemin imprévu. Dans un circuit, les courants de mode commun empruntent le chemin de moindre résistance.
Conclusion
Pour réduire le bruit dans les fils, les centres de ferrite sont l'option idéale. Les câbles d'alimentation en bénéficient, ce qui les rend parfaits pour une variété de besoins électriques et contribue à améliorer leurs performances. Cosmo Ferrites fabrique des noyaux de ferrite de la plus haute qualité afin de prévenir les problèmes d'émissions électromagnétiques dans les fils. Vous pouvez demander conseil à notre équipe si vous souhaitez en savoir plus sur leur efficacité et leur utilisation dans votre application.
Qu'est-ce qu'une bille de ferrite et comment fonctionne-t-elle ?
Les billes de ferrite sont des composants électriques passifs capables de supprimer les signaux à haute fréquence sur une ligne d'alimentation. Elles sont souvent placées autour d'une paire de lignes d'alimentation et de mise à la terre qui arrive à un appareil spécifique, comme le cordon d'alimentation de votre ordinateur portable. Le noyau magnétique entourant un conducteur provoque une force électromotrice inverse en présence d'un signal à haute fréquence, atténuant essentiellement la réponse en fréquence de la ferrite, conformément à la loi de Faraday. Des billes de ferrite standard sont disponibles auprès de producteurs spécialisés tels que Coilcraft, mais certaines tâches peuvent nécessiter des billes sur mesure.
Les ferrites sont des matériaux magnétiques qui, lorsqu'ils sont placés dans une pince de ferrite autour d'une ligne d'alimentation/de mise à la terre, offrent une source d'impédance inductive pour les signaux circulant dans la ligne. Cela peut vous amener à penser qu'il s'agit de simples inducteurs, mais ce n'est pas le cas. En réalité, une perle de ferrite est un composant non linéaire ; l'impédance qu'elle fournit change en fonction du courant de charge et de la chute de tension sur la ferrite. Le modèle de circuit simplifié d'une perle de ferrite peut vous aider à comprendre ses caractéristiques de fréquence. Cependant, il faut garder à l'esprit que ces caractéristiques peuvent changer en fonction du courant et de la température.
À quoi servent les billes de ferrite ?
L'impédance des billes de ferrite étant inductive, les inducteurs à billes de ferrite sont utilisés dans les composants électroniques pour atténuer les signaux à haute fréquence. Lorsqu'une bobine d'arrêt à billes de ferrite est connectée à une ligne d'alimentation reliée à un équipement électronique, elle réduit tout bruit parasite à haute fréquence qui pourrait être présent sur la connexion d'alimentation ou à la sortie d'une source d'alimentation en courant continu. L'utilisation de cette pince de ferrite est l'une des nombreuses approches de réduction du bruit, comme celle utilisée par une alimentation à découpage. Cette méthode d'utilisation de billes de ferrite comme filtre de ferrite supprime et élimine les interférences électromagnétiques transmises.
Une perle de filtre EMI/alimentation est souvent dimensionnée pour un seuil de courant continu spécifique, ce qui constitue l'une des nombreuses applications des perles de ferrite en tant que filtres. Les courants qui dépassent la valeur spécifiée peuvent endommager le composant. Le problème est que la chaleur a un impact significatif sur cette limite. Le courant nominal diminue rapidement lorsque la température augmente. L'impédance de la ferrite est également affectée par le courant nominal. Une perle de ferrite "sature" et perd de son inductance à mesure que le courant continu augmente. La saturation peut réduire l'impédance de la perle de ferrite jusqu'à 90% à des courants raisonnablement élevés.
Inducteur ou bille de ferrite
Bien qu'une perle de ferrite puisse être traitée comme un inducteur, les inducteurs à perles de ferrite ne se comportent pas normalement. Pour comparer le comportement d'une perle de ferrite à celui d'un inducteur, transmettez un signal analogique à travers la perle et balayez la fréquence sur plusieurs ordres de grandeur. Si vous reportez les données balayées en fréquence pour une perle de ferrite sur un diagramme de Bode, vous remarquerez que la perle de ferrite présente une décroissance plus marquée à haute fréquence qu'un inducteur ayant des caractéristiques identiques à basse fréquence.
En parallèle avec un réseau RLC couplé à une résistance en série, une bille de ferrite peut être représentée comme un condensateur et un inducteur, ainsi qu'une résistance. La résistance en série mesure la résistance du dispositif au courant continu (DC). Dans ce concept, l'inducteur représente une bille de ferrite dont le but premier est d'atténuer les signaux à haute fréquence, c'est-à-dire de produire une impédance inductive par le biais de la loi de Faraday. Dans ce modèle, la résistance parallèle compense les pertes par courants de Foucault causées à l'intérieur de la perle de ferrite à des fréquences élevées. Enfin, dans cette approche, le condensateur compense la capacité parasite intrinsèque du composant.
La courbe d'impédance d'une perle de ferrite montre que l'impédance principalement résistive est extraordinairement élevée dans une bande minuscule. Dans cette zone étroite, l'inductance de la bille est dominante. À des fréquences plus élevées, l'impédance de la perle de ferrite devient capacitive et diminue rapidement. À mesure que la fréquence augmente, l'impédance capacitive diminue jusqu'à une valeur infime, et l'impédance de la perle de ferrite semble totalement résistive.
Maintenant que vous maîtrisez le principe de la ferrite, il est temps d'en choisir une pour votre gadget. Ce n'est pas difficile, et si vous voulez savoir comment choisir une perle de ferrite pour un modèle, il vous suffit de prêter attention aux spécifications de la perle. Vous vous demandez peut-être si les billes de ferrite sont nécessaires pour mon projet. La solution, comme beaucoup de décisions techniques, n'est pas si simple. Si vous savez que votre carte rencontrera des interférences électromagnétiques conduites dans une certaine gamme de fréquences et que vous avez besoin d'atténuer ces fréquences, une bille de ferrite peut être la bonne solution pour votre conception.
Sans plus de réflexion, il est simple de supposer que les billes de ferrite "atténuent les hautes fréquences" sur la base de leur activité inductive. Cependant, les billes de ferrite ne peuvent pas fonctionner comme un large filtre passe-bas puisqu'elles ne peuvent atténuer qu'une gamme étroite de fréquences. Vous devez choisir une bille de ferrite et l'étrangler à l'endroit où se trouvent les fréquences non désirées dans la bande résistive. Si vous choisissez une fréquence trop basse ou trop haute, la perle n'aura pas l'effet désiré.
Avant de choisir une certaine perle de ferrite pour votre conception, vérifiez auprès du fabricant s'il peut vous fournir des courbes d'impédance en fonction du courant de charge pour la perle de ferrite. C'est de loin le meilleur outil à utiliser si vous n'êtes pas sûr de savoir comment choisir une perle de ferrite. Si vos courants de charge sont très élevés, vous devez choisir une perle de ferrite qui peut les tolérer sans saturer et perdre de l'impédance dans la plage de fréquence acceptable.
