EN
Швидкі посилання
У сучасному світі, де електронні системи є незамінними у багатьох аспектах життя, ми часто не розуміємо прихований загрози електромагнітного завадження (EMI). EMI проявляється різними докучливими способами, такими як небажані підвищення напруги, які можуть шокувати наші пристрої. Воно також призводить до іскаження сигналу, роблячи дані, на яких ми залежимо, менш точними, і навіть може призвести до непередбачуваного та дратуючого поводження наших пристроїв. Розгляньте це: у критичних галузях, таких як медичне обладнання, де кожне читання має значення для здоров'я пацієнта, або у системах керування автомобілями, які забезпечують гладке функціонування наших авто, такі перериви можуть бути великою проблемою. Недавні дослідження показали досить тривогу викликаючий факт: надзвичайних 42% викидів електронних пристроїв у промислових умовах пов'язано з відсутністю достатньо ефективних стратегій боротьби з EMI. Отже, зрозуміло, що потрібно серйозно ставитися до цієї проблеми.
Тепер, коли ми знаємо, наскільки великою може бути проблема ЕМЗ, подивимось на одну з шляхів її усунення. Спеціалізовані індуктори відіграють ключову роль. Вони працюють на принципах електромагнітної індукції. Їх можна уявити як маленькі фільтри для наших ліній живлення та сигналів, спеціально створені для боротьби з високочастотним шумом. Спосіб, яким вони це роблять, дуже цікавий. Їхні характеристики імпедансу створюють вид сопротивлення, яке залежить від частоти. Це сопротивлення діє як охоронець, блокуючи небажані гармоніки, які призводять до всіх проблем, одночасно дозволяючи проходити ті сигнали, які нам потрібні, без будь-яких проблем. Люди, які проектують ці індуктори, постійно викдумують нові та кращі способи їх покращення. Напередоглядаючі дизайни використовують багатошарові техніки намотки, які схожі на уважне намотування проводів у декілька шарів для підвищення продуктивності. Вони також використовують оптимізовані матеріали сердечників. Ці матеріали обираються таким чином, щоб вони могли витримувати транзитні струми, які можуть досягати 20А, одночасно підтримуючи стабільні значення індуктивності, навіть коли температура навколо них змінюється.
Оскільки ми знаємо, що індуктори важливі для зменшення ЕМЗ, наступне питання — як вибрати правильні. Щоб ефективно підтискати ЕМЗ, нам потрібно переконатися, що специфікації індуктора відповідають конкретним профілям шуму наших систем. Є кілька ключових параметрів, які треба врахувати. Один з них — це показники насыщеного струму. Зазвичай вони встановлюються на рівні 150% - 200% від операційного струму. Чому це важливо? Добре, якщо індуктор не може правильно обробити струм, він не буде працювати так ефективно. Інший важливий параметр — це точки саморезонансної частоти. Це визначає, на якій частоті індуктор може почати поводитися небажаним чином. І є ще значення сопротивлення DC. Усі ці фактори мають значення при виборі індуктора. В деяких галузях, таких як автомобільна промисловість, вимоги ще більш строгі. Компоненти, які використовуються у машинках, повинні добре працювати в широкому діапазоні температур, від дуже холодних -40°C до гарячих 150°C. Крім того, вони також повинні відповідати стандартам якості AEC-Q200, які забезпечують їх надійність та безпеку при використанні в автомобільних застосунках.
Після вибору правильних індукторів, наступним кроком є їх ефективне використання в проектуванні схеми. Де ми розмістимо ці індуктори у макеті ПЛІ має надзвичайно важливе значення. Це трохи схоже на розташування меблів у кімнаті для найкращого використання простору. Нам слід розмістити фільтруючі компоненти, такі як індуктори, поблизу джерел шуму. Такими джерелами шуму можуть бути, наприклад, комутаційні регулятори або генератори годинників, які відомі своїми великою електромагнітною збудженням. Також нам потрібно зберігати довжини трас між індукторами та захищеними колами якомога коротшими. Це допомагає зменшити будь-яке додаткове збурення, яке може бути введене. І не забудемо про масу. Використання правильних методів заземлення - це як надання непотрібній електричній енергії безпечного місця для відводу, що допомагає зменшити спільний режим збурень. Коли ми маємо справу з РЧ шумом вище 500МГц, хорошою стратегією є покриття чутливих аналогових секцій металевими оболонками. Це схоже на постановку захисного щита навколо цих частин, щоб виключити шум.
Щоб дійсно зрозуміти, наскільки ефективними можуть бути ці стратегії, подивимось на деякі реальні приклади з різних галузей. У системах відновлюваної енергії, особливо у трифазних інверторах, коли індуктори правильно визначені, трапляється щось дивовижне. Є 35-процентове зменшення проводжених викидів. Це означає, що кількість електромагнітних завад, які випускаються, значно зменшується, що добре для загальної продуктивності та надійності системи. У медичній сфері виробники медичного обладнання для діагностики зафікшували величезне поліпшення. Після впровадження багатоступеневих фільтрів ЕМЗ вони повідомляють про 60% менше хибних показників. Це велика справа, адже точні показники необхідні для правильного діагнозу. У автомобільній промисловості постачальники Automotive Tier 1 досягли 50-процентового поліпшення цілісності сигналу CAN шини. Вони зробили це, використовуючи оптимізовані мережі індукторів у блоках розподілу електроенергії електричних автомобілів. Ці приклади чітко показують, що використовуючи правильні стратегії зниження ЕМЗ, ми можемо отримати дуже вражливі результати у різних галузях.
Навіть після того, як ми налаштували наші системи з правильними компонентами та дизайном, нам все ще потрібно доглядати їх, щоб вони добре працювали. Регулярні перевірки за допомогою теплового зображення - це чудовий спосіб зробити це. Це схоже на використання спеціальної камери, щоб заглянути всередину нашого обладнання. Ці перевірки можуть допомогти нам виявити, чи є проблеми з насиченням ядра індуктора, перш ніж воно фактично вийде з ладу. Ми також можемо реалізувати автоматизовані системи моніторингу. Ці системи схожі на маленьких сторожей, які стежать за відхиленням індуктивності. Якщо індуктивність змінюється на 15%, це ознака того, що компонент може починати деградувати. Для дуже важливих застосувань, таких як у деяких промислових або медичних умовах, де ми не можемо дозволити жодного простою, гарна ідея - встановити графік заміни на основі годин експлуатації. Таким чином, ми можемо забезпечити стабільну ефективність підтискання ЕМЗ протягом всього терміну служби пристрою.
Світ управління шумом неперестає розвиватися, і виникає багато дуже цікавих нових технологій. Наприклад, недавні досягнення призвели до створення матеріалів з нанокристалічним ядром. Ці матеріали дивовижні, тому що вони досягли покращення проникності на 90% у порівнянні з традиційними ферритами. Це означає, що вони набагато краще можуть обробляти магнітні поля, що є ключовим для продуктивності індукторів. Інша цікава технологія — це 3D-друковані індуктори з вбудованими каналами для охолодження. Ці індуктори є справжніми енергетичними центрами. Вони можуть обробляти на 40% більшу потужність струму завдяки вбудованій системі охолодження. А також є платформи симуляції, керовані штучним інтелектом. Ці платформи є як надзвичайно розумні помічники. Вони можуть передбачувати поведінку ЕМЗ (електромагнітних збурень) з точністю 92% на етапі проектування. Це велика перевага, тому що це означає, ми можемо приймати кращі проектні рішення відразу з початку і значно зменшити кількість разів, коли нам потрібно будувати прототипи для тестування та виправлення.