Vòng Ferrite - đó là gì? Làm thế nào để làm một chiếc nhẫn ferit bằng tay của chính bạn?

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-02 14:05

Mỗi người trong chúng ta đều từng nhìn thấy những hình trụ nhỏ trên dây nguồn hoặc trên cáp để ghép các thiết bị điện tử. Chúng có thể được tìm thấy trên các hệ thống máy tính phổ biến nhất, cả trong văn phòng và ở nhà, ở các đầu dây kết nối thiết bị hệ thống với bàn phím, chuột, màn hình, máy in, máy quét, v.v. Phần tử này được gọi là vòng ferit”(hoặc bộ lọc ferit). Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét mục đích mà các nhà sản xuất máy tính và thiết bị tần số cao trang bị cho các sản phẩm cáp của họ với các yếu tố đã đề cập.

Mục đích chính

Vòng ferit có thể làm giảm ảnh hưởng của nhiễu tần số vô tuyến và điện từ đối với tín hiệu được truyền qua dây. Cáp tín hiệu và cáp nguồn dài của cả máy tính và thiết bị điện khác đều có đặc tính ký sinh,nghĩa là, chúng hoạt động như một ăng-ten. Chúng bức xạ rất hiệu quả các tiếng ồn khác nhau được tạo ra bên trong thiết bị ra môi trường bên ngoài, do đó tạo ra nhiễu trên các đài phát thanh khi nhận tín hiệu vô tuyến và trên các thiết bị điện tử khác. Và ngược lại, khi nhận được nhiễu từ không khí từ các thiết bị phát sóng vô tuyến, máy tính hoặc thiết bị điện tử khác có thể hoạt động sai. Ở đây, để loại bỏ hiện tượng này, họ sử dụng một vòng ferit đeo trên cáp nguồn hoặc cáp phù hợp.

Tính chất vật lý

Ferrite là một ferrimagnet không dẫn điện, trên thực tế nó là một chất cách điện từ trường. Dòng điện xoáy không được tạo ra trong vật liệu này, và do đó nó tái từ rất nhanh - cùng lúc với tần số của trường điện từ bên ngoài. Tính chất vật liệu này là cơ sở để bảo vệ hiệu quả các thiết bị điện tử. Vòng ferit được đeo trên cáp có thể tạo ra trở kháng hoạt động lớn cho các dòng điện ở chế độ chung.

Vật liệu này được hình thành từ sự kết hợp hóa học của oxit sắt với oxit của các kim loại khác. Nó có đặc điểm từ tính độc đáo và độ dẫn điện thấp. Do đó, sắt thép thực tế không có đối thủ cạnh tranh giữa các vật liệu từ tính khác trong công nghệ tần số cao. Vòng ferit 2000nm làm tăng đáng kể độ tự cảm của cáp (vài trăm hoặc hàng nghìn lần), đảm bảo triệt tiêu nhiễu tần số cao. Phần tử này được lắp trên dây trong quá trình sản xuất hoặc được cắt thành hai hình bán nguyệt, được lắp vào dây ngay sau khi sản xuất. feritBộ lọc được đóng gói trong một hộp nhựa. Nếu bạn mở nó ra, bạn có thể thấy một mảnh kim loại bên trong.

Tôi có cần bộ lọc ferit không? Hay đây là một trò lừa bịp khác?

Máy tính là thiết bị rất "ồn" (điện từ). Vì vậy, bo mạch chủ bên trong đơn vị hệ thống có thể dao động ở tần số một kilohertz. Bàn phím có một vi mạch, cũng hoạt động ở tần số cao. Tất cả điều này dẫn đến cái gọi là tạo ra tạp âm vô tuyến gần hệ thống. Trong hầu hết các trường hợp, chúng được loại bỏ bằng cách che bảng điện từ trường bằng vỏ kim loại. Tuy nhiên, một nguồn nhiễu khác là dây đồng kết nối các thiết bị khác nhau. Trên thực tế, chúng hoạt động giống như ăng-ten dài thu tín hiệu từ dây cáp của thiết bị phát thanh và truyền hình khác, và ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị "của họ". Bộ lọc ferit loại bỏ nhiễu điện từ và tín hiệu phát sóng. Các phần tử này chuyển đổi các dao động tần số cao của điện từ thành nhiệt năng. Đó là lý do tại sao chúng được lắp ở đầu của hầu hết các loại cáp.

Cách chọn bộ lọc ferit phù hợp

Để tự tay lắp vòng ferrite vào cáp, bạn cần hiểu rõ về các loại sản phẩm này. Rốt cuộc, nó phụ thuộc vào loại dây và độ dày của nó mà bạn cần sử dụng bộ lọc (từ vật liệu gì). Ví dụ: một vòng được cài đặt trên cáp nhiều lõi (dây nguồn, cáp dữ liệu, giao diện video hoặc USB) tạo ra cái gọi là máy biến áp chế độ chung trong phần này, đi quatín hiệu chống pha mang thông tin hữu ích và cũng phản ánh nhiễu ở chế độ chung. Trong trường hợp này, nên sử dụng ferit không hấp thụ để tránh gián đoạn việc truyền thông tin mà nên sử dụng vật liệu sắt thép có tần số cao hơn. Nhưng nên chọn các vòng ferit cho cáp ăng-ten từ vật liệu sẽ tiêu tán nhiễu tần số cao, thay vì phản xạ chúng trở lại dây dẫn. Như bạn có thể thấy, sản phẩm không phù hợp có thể làm giảm hiệu suất của thiết bị của bạn.

lõi Ferrite

Xi lanh ferit dày là hiệu quả nhất trong việc đối phó với nhiễu. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các bộ lọc quá cồng kềnh sẽ rất bất tiện khi sử dụng và kết quả công việc của chúng trong thực tế sẽ hầu như không khác nhiều so với các bộ lọc nhỏ hơn một chút. Bộ lọc phải luôn có kích thước phù hợp: lý tưởng là đường kính bên trong phải phù hợp với dây và chiều rộng phải phù hợp với chiều rộng của đầu nối cáp.

Ngoài ra, đừng quên rằng không chỉ bộ lọc ferit giúp chống lại tiếng ồn. Ví dụ, để dẫn điện tốt hơn, nên sử dụng cáp có tiết diện lớn. Khi chọn độ dài của dây, bạn không nên tạo một khoảng chênh lệch quá lớn về độ dài giữa các thiết bị được kết nối. Ngoài ra, chất lượng kém của kết nối giữa dây dẫn và đầu nối cũng có thể là nguồn gây nhiễu.

Đánh dấu vòng ferrite

Kí hiệu đánh dấu vòng ferit phổ biến nhất như sau: K D × d × N, trong đó:

- K là viết tắt của "ring";

- D - đường kính ngoài của sản phẩm;

- d - đường kính trong của vòng ferit;

- H - chiều cao bộ lọc.

Ngoài kích thước tổng thể của sản phẩm, loại vật liệu sắt từ được mã hóa trong nhãn hiệu. Ví dụ về mục nhập có thể trông giống như sau: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6. Nửa sau tương ứng với kích thước tổng thể của vòng và độ từ thẩm ban đầu được mã hóa trong đầu tiên (20 Μ_{i). Ngoài các thông số này, trong phần mô tả tham chiếu, mỗi nhà sản xuất chỉ ra tần số tới hạn, thông số vòng trễ, điện trở suất và nhiệt độ Curie cho một sản phẩm cụ thể.}

Vòng ferit được sử dụng như thế nào khác

Bên cạnh ứng dụng nổi tiếng là che chắn tần số cao, vật liệu sắt từ còn được dùng để chế tạo máy biến áp. Chúng thường được nhìn thấy trong các bộ nguồn máy tính. Ai cũng biết rằng biến áp vòng ferit rất hiệu quả trong máy trộn cân bằng. Tuy nhiên, không phải ai cũng biết rằng có khả năng “kéo dài” thăng bằng. Việc sửa đổi này của máy biến áp có thể thực hiện hoạt động cân bằng chính xác hơn. Ngoài ra, máy biến áp trên vòng ferit được sử dụng rộng rãi để phù hợp với điện trở đầu ra và đầu vào của các tầng của thiết bị bóng bán dẫn. Trong trường hợp này, điện trở hoạt động và phản kháng được biến đổi. Nhờ cái sau, thiết bị này có thể được sử dụng để thay đổi phạm vi điều chỉnh điện dung. Máy biến áp kéo xuống hoạt động tốt dưới 10 MHz.

Kết

Gửi những ngườiNếu bạn quan tâm đến cách tự quấn một vòng ferit, cần lưu ý rằng trở kháng nối tiếp được giới thiệu bởi lõi ferit tần số cao có thể dễ dàng tăng lên bằng cách thực hiện nhiều vòng dây dẫn trên đó. Như lý thuyết kỹ thuật điện cho thấy, trở kháng của một hệ thống như vậy sẽ tăng theo bình phương của số vòng dây. Nhưng đây là trên lý thuyết, còn trên thực tế, bức tranh có phần khác do tính phi tuyến của vật liệu sắt từ và tổn thất trong chúng.

Một cặp lần lượt trên lõi làm tăng trở kháng không phải bốn lần như bình thường, mà là giảm một chút. Do đó, để một số vòng có thể vừa với bộ lọc cáp, nên chọn một vòng có kích thước lớn hơn rõ ràng. Nếu điều này là không thể chấp nhận được và dây vẫn phải giữ nguyên chiều dài, tốt hơn nên sử dụng nhiều bộ lọc.