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एक सामान्य स्थिति: एक डिज़ाइन इंजीनियर ईएमसी समस्याओं का सामना करने वाले सर्किट में एक फेराइट बीड डालता है, केवल यह पता लगाने के लिए कि बीड वास्तव में अवांछित शोर को बदतर बनाता है। यह कैसे हो सकता है? क्या फेराइट बीड्स को समस्या को बदतर बनाए बिना शोर ऊर्जा को खत्म नहीं करना चाहिए?
इस प्रश्न का उत्तर काफी सरल है, लेकिन इसे व्यापक रूप से नहीं समझा जा सकता है, सिवाय उन लोगों के जो ज्यादातर समय ईएमआई समस्याओं को सुलझाने में बिताते हैं। सीधे शब्दों में कहें तो, फेराइट मोती फेराइट मोती नहीं हैं, फेराइट मोती नहीं हैं, आदि। अधिकांश फेराइट मोती निर्माता प्रदान करते हैं एक तालिका जो उनके भाग संख्या, कुछ दी गई आवृत्ति पर प्रतिबाधा (आमतौर पर 100 मेगाहर्ट्ज), डीसी प्रतिरोध (डीसीआर), अधिकतम रेटेड वर्तमान और कुछ आयाम जानकारी सूचीबद्ध करती है (तालिका 1 देखें)। सब कुछ लगभग मानक है। डेटा में क्या नहीं दिखाया गया है शीट सामग्री की जानकारी और संबंधित आवृत्ति प्रदर्शन विशेषताओं है।
फेराइट मोती एक निष्क्रिय उपकरण है जो गर्मी के रूप में सर्किट से शोर ऊर्जा को हटा सकता है। चुंबकीय मोती एक विस्तृत आवृत्ति रेंज में प्रतिबाधा उत्पन्न करते हैं, जिससे इस आवृत्ति रेंज में अवांछित शोर ऊर्जा के सभी या कुछ हिस्से को समाप्त कर दिया जाता है। डीसी वोल्टेज अनुप्रयोगों के लिए ( जैसे कि IC की Vcc लाइन), आवश्यक सिग्नल और/या वोल्टेज या करंट स्रोत (I2 x DCR हानि) में बड़ी बिजली हानि से बचने के लिए कम DC प्रतिरोध मान रखना वांछनीय है। हालाँकि, यह वांछनीय है कुछ निश्चित आवृत्ति रेंजों में उच्च प्रतिबाधा। इसलिए, प्रतिबाधा प्रयुक्त सामग्री (पारगम्यता), फेराइट मनका का आकार, वाइंडिंग की संख्या और वाइंडिंग संरचना से संबंधित है। जाहिर है, किसी दिए गए आवास आकार और उपयोग की जाने वाली विशिष्ट सामग्री में , जितनी अधिक वाइंडिंग होगी, प्रतिबाधा उतनी ही अधिक होगी, लेकिन आंतरिक कुंडल की भौतिक लंबाई लंबी होने के कारण, यह उच्च डीसी प्रतिरोध भी उत्पन्न करेगा। इस घटक की रेटेड धारा इसके डीसी प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
ईएमआई अनुप्रयोगों में फेराइट मोतियों का उपयोग करने का एक बुनियादी पहलू यह है कि घटक प्रतिरोध चरण में होना चाहिए। इसका क्या मतलब है? सीधे शब्दों में कहें, तो इसका मतलब है कि "आर" (एसी प्रतिरोध) "एक्सएल" (आगमनात्मक) से अधिक होना चाहिए प्रतिक्रिया) जिस आवृत्ति पर "R" "XL" से बड़ा हो जाता है उसे "क्रॉसओवर" आवृत्ति कहा जाता है। यह चित्र 1 में दिखाया गया है, जहां इस उदाहरण में क्रॉसओवर आवृत्ति 30 मेगाहर्ट्ज है और एक लाल तीर द्वारा चिह्नित है।
इसे देखने का एक और तरीका यह है कि घटक वास्तव में अपने अधिष्ठापन और प्रतिरोध चरणों के दौरान क्या प्रदर्शन करता है। अन्य अनुप्रयोगों की तरह जहां प्रारंभ करनेवाला का प्रतिबाधा मेल नहीं खाता है, आने वाले सिग्नल का हिस्सा स्रोत पर वापस प्रतिबिंबित होता है। यह हो सकता है फेराइट बीड के दूसरी तरफ संवेदनशील उपकरणों के लिए कुछ सुरक्षा प्रदान करें, लेकिन यह सर्किट में "एल" भी पेश करता है, जो अनुनाद और दोलन (रिंगिंग) का कारण बन सकता है। इसलिए, जब चुंबकीय मोती प्रकृति में अभी भी प्रेरक होते हैं, तो भाग शोर ऊर्जा का हिस्सा प्रतिबिंबित होगा और शोर ऊर्जा का कुछ हिस्सा प्रेरण और प्रतिबाधा मूल्यों के आधार पर गुजर जाएगा।
जब फेराइट बीड अपने प्रतिरोधक चरण में होता है, तो घटक एक अवरोधक की तरह व्यवहार करता है, इसलिए यह शोर ऊर्जा को रोकता है और सर्किट से उस ऊर्जा को अवशोषित करता है, और इसे गर्मी के रूप में अवशोषित करता है। हालांकि इसे कुछ इंडक्टर्स की तरह ही बनाया गया है, का उपयोग करते हुए समान प्रक्रिया, उत्पादन लाइन और प्रौद्योगिकी, मशीनरी, और कुछ समान घटक सामग्री, फेराइट मोती हानिपूर्ण फेराइट सामग्री का उपयोग करते हैं, जबकि प्रेरक कम हानि वाले लौह ऑक्सीजन सामग्री का उपयोग करते हैं। यह चित्र 2 में वक्र में दिखाया गया है।
चित्र [μ''] दिखाता है, जो हानिपूर्ण फेराइट मनका सामग्री के व्यवहार को दर्शाता है।
तथ्य यह है कि प्रतिबाधा 100 मेगाहर्ट्ज पर दी गई है, यह भी चयन समस्या का हिस्सा है। ईएमआई के कई मामलों में, इस आवृत्ति पर प्रतिबाधा अप्रासंगिक और भ्रामक है। इस "बिंदु" का मूल्य यह नहीं दर्शाता है कि प्रतिबाधा बढ़ती है, घटती है या नहीं , सपाट हो जाता है, और इस आवृत्ति पर प्रतिबाधा अपने चरम मूल्य पर पहुंच जाती है, और क्या सामग्री अभी भी अपने प्रेरण चरण में है या अपने प्रतिरोध चरण में बदल गई है। वास्तव में, कई फेराइट बीड आपूर्तिकर्ता एक ही फेराइट बीड के लिए कई सामग्रियों का उपयोग करते हैं, या कम से कम जैसा कि डेटा शीट में दिखाया गया है। चित्र 3 देखें। इस चित्र में सभी 5 वक्र अलग-अलग 120 ओम फेराइट मोतियों के लिए हैं।
फिर, उपयोगकर्ता को फेराइट बीड की आवृत्ति विशेषताओं को दर्शाने वाला प्रतिबाधा वक्र प्राप्त करना होगा। एक विशिष्ट प्रतिबाधा वक्र का एक उदाहरण चित्र 4 में दिखाया गया है।
चित्र 4 एक बहुत ही महत्वपूर्ण तथ्य दिखाता है। इस भाग को 100 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ 50 ओम फेराइट बीड के रूप में नामित किया गया है, लेकिन इसकी क्रॉसओवर आवृत्ति लगभग 500 मेगाहर्ट्ज है, और यह 1 और 2.5 गीगाहर्ट्ज के बीच 300 ओम से अधिक प्राप्त करता है। फिर से, बस डेटा शीट देखने से उपयोगकर्ता को इसका पता नहीं चलेगा और यह भ्रामक हो सकता है।
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, सामग्रियों के गुण अलग-अलग होते हैं। फेराइट मोतियों को बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले फेराइट के कई प्रकार होते हैं। कुछ सामग्रियां उच्च हानि, ब्रॉडबैंड, उच्च आवृत्ति, कम प्रविष्टि हानि आदि हैं। चित्र 5 सामान्य समूहीकरण को दर्शाता है अनुप्रयोग आवृत्ति और प्रतिबाधा।
एक और आम समस्या यह है कि सर्किट बोर्ड डिजाइनर कभी-कभी अपने अनुमोदित घटक डेटाबेस में फेराइट मोतियों के चयन तक ही सीमित होते हैं। यदि कंपनी के पास केवल कुछ फेराइट मोती हैं जिन्हें अन्य उत्पादों में उपयोग के लिए अनुमोदित किया गया है और कई मामलों में संतोषजनक माना जाता है, अन्य सामग्रियों और भाग संख्याओं का मूल्यांकन और अनुमोदन करना आवश्यक नहीं है। हाल के दिनों में, इससे ऊपर वर्णित मूल ईएमआई शोर समस्या के कुछ गंभीर प्रभाव बार-बार सामने आए हैं। पहले से प्रभावी विधि अगले प्रोजेक्ट पर लागू हो सकती है, या यह प्रभावी नहीं हो सकता है। आप केवल पिछले प्रोजेक्ट के ईएमआई समाधान का पालन नहीं कर सकते हैं, खासकर जब आवश्यक सिग्नल की आवृत्ति बदलती है या संभावित विकिरण घटकों जैसे घड़ी उपकरण की आवृत्ति बदलती है।
यदि आप चित्र 6 में दो प्रतिबाधा वक्रों को देखते हैं, तो आप दो समान निर्दिष्ट भागों के भौतिक प्रभावों की तुलना कर सकते हैं।
इन दो घटकों के लिए, 100 मेगाहर्ट्ज पर प्रतिबाधा 120 ओम है। बाईं ओर के हिस्से के लिए, "बी" सामग्री का उपयोग करते हुए, अधिकतम प्रतिबाधा लगभग 150 ओम है, और इसे 400 मेगाहर्ट्ज पर महसूस किया जाता है। दाईं ओर के हिस्से के लिए , "डी" सामग्री का उपयोग करते हुए, अधिकतम प्रतिबाधा 700 ओम है, जो लगभग 700 मेगाहर्ट्ज पर हासिल की जाती है। लेकिन सबसे बड़ा अंतर क्रॉसओवर आवृत्ति है। अल्ट्रा-उच्च हानि "बी" सामग्री 6 मेगाहर्ट्ज (आर> एक्सएल) पर संक्रमण करती है , जबकि बहुत उच्च आवृत्ति "डी" सामग्री लगभग 400 मेगाहर्ट्ज पर प्रेरक रहती है। उपयोग करने के लिए कौन सा भाग सही है? यह प्रत्येक व्यक्तिगत अनुप्रयोग पर निर्भर करता है।
चित्र 7 उन सभी सामान्य समस्याओं को दर्शाता है जो तब होती हैं जब ईएमआई को दबाने के लिए गलत फेराइट मोतियों का चयन किया जाता है। अनफ़िल्टर्ड सिग्नल 3.5V, 1 यूएस पल्स पर 474.5 mV अंडरशूट दिखाता है।
उच्च-नुकसान प्रकार की सामग्री (सेंटर प्लॉट) का उपयोग करने के परिणाम में, भाग की उच्च क्रॉसओवर आवृत्ति के कारण माप का अंडरशूट बढ़ जाता है। सिग्नल अंडरशूट 474.5 एमवी से बढ़कर 749.8 एमवी हो गया है। सुपर हाई लॉस सामग्री में ए कम क्रॉसओवर आवृत्ति और अच्छा प्रदर्शन। यह इस एप्लिकेशन में उपयोग करने के लिए सही सामग्री होगी (दाईं ओर चित्र)। इस भाग का उपयोग करके अंडरशूट को 156.3 एमवी तक कम कर दिया गया है।
जैसे-जैसे मोतियों के माध्यम से प्रत्यक्ष धारा बढ़ती है, कोर सामग्री संतृप्त होने लगती है। प्रेरकों के लिए, इसे संतृप्ति धारा कहा जाता है और इसे अधिष्ठापन मूल्य में प्रतिशत गिरावट के रूप में निर्दिष्ट किया जाता है। फेराइट मोतियों के लिए, जब भाग प्रतिरोध चरण में होता है, संतृप्ति का प्रभाव आवृत्ति के साथ प्रतिबाधा मूल्य में कमी में परिलक्षित होता है। प्रतिबाधा में यह गिरावट फेराइट मोतियों की प्रभावशीलता और ईएमआई (एसी) शोर को खत्म करने की उनकी क्षमता को कम कर देती है। चित्र 8 फेराइट मोतियों के लिए विशिष्ट डीसी पूर्वाग्रह वक्रों का एक सेट दिखाता है।
इस चित्र में, फेराइट बीड को 100 मेगाहर्ट्ज पर 100 ओम पर रेट किया गया है। यह विशिष्ट मापा प्रतिबाधा है जब भाग में कोई डीसी करंट नहीं होता है। हालांकि, यह देखा जा सकता है कि एक बार डीसी करंट लागू किया जाता है (उदाहरण के लिए, आईसी वीसीसी के लिए) इनपुट), प्रभावी प्रतिबाधा तेजी से गिरती है। उपरोक्त वक्र में, 1.0 ए करंट के लिए, प्रभावी प्रतिबाधा 100 ओम से 20 ओम तक बदल जाती है। 100 मेगाहर्ट्ज। शायद बहुत महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन कुछ ऐसा है जिस पर डिज़ाइन इंजीनियर को ध्यान देना चाहिए। इसी तरह, केवल विद्युत विशेषता डेटा का उपयोग करके आपूर्तिकर्ता की डेटा शीट में घटक के बारे में जानकारी होने पर, उपयोगकर्ता को इस डीसी पूर्वाग्रह घटना के बारे में पता नहीं चलेगा।
उच्च-आवृत्ति आरएफ प्रेरकों की तरह, फेराइट मनका में आंतरिक कुंडल की घुमावदार दिशा मनका की आवृत्ति विशेषताओं पर बहुत प्रभाव डालती है। घुमावदार दिशा न केवल प्रतिबाधा और आवृत्ति स्तर के बीच संबंध को प्रभावित करती है, बल्कि आवृत्ति प्रतिक्रिया को भी बदल देती है। चित्र 9 में, दो 1000 ओम फेराइट मोतियों को एक ही आवास आकार और एक ही सामग्री के साथ दिखाया गया है, लेकिन दो अलग-अलग घुमावदार विन्यासों के साथ।
बाएँ भाग की कुंडलियाँ ऊर्ध्वाधर तल पर लपेटी जाती हैं और क्षैतिज दिशा में खड़ी की जाती हैं, जो दाहिनी ओर के भाग की तुलना में अधिक प्रतिबाधा और उच्च आवृत्ति प्रतिक्रिया उत्पन्न करती हैं जो क्षैतिज तल में लपेटी जाती हैं और ऊर्ध्वाधर दिशा में खड़ी होती हैं। यह आंशिक रूप से इसके कारण होता है अंतिम टर्मिनल और आंतरिक कॉइल के बीच कम परजीवी कैपेसिटेंस से जुड़े निचले कैपेसिटिव रिएक्शन (एक्ससी) के लिए। एक निचला एक्ससी एक उच्च स्व-अनुनाद आवृत्ति उत्पन्न करेगा, और फिर फेराइट बीड की प्रतिबाधा को तब तक बढ़ने की अनुमति देगा जब तक कि यह उच्च स्व-अनुनाद आवृत्ति तक पहुँचता है, जो फेराइट बीड की मानक संरचना प्रतिबाधा मूल्य से अधिक है। उपरोक्त दो 1000 ओम फेराइट मोतियों के वक्र चित्र 10 में दिखाए गए हैं।
सही और गलत फेराइट मनका चयन के प्रभावों को और दिखाने के लिए, हमने ऊपर चर्चा की गई अधिकांश सामग्री को प्रदर्शित करने के लिए एक सरल परीक्षण सर्किट और परीक्षण बोर्ड का उपयोग किया। चित्र 11 में, परीक्षण बोर्ड तीन फेराइट मोतियों की स्थिति और चिह्नित परीक्षण बिंदुओं को दर्शाता है। "ए", "बी" और "सी", जो ट्रांसमीटर आउटपुट (टीएक्स) डिवाइस से दूरी पर स्थित हैं।
सिग्नल अखंडता को तीनों स्थितियों में से प्रत्येक में फेराइट मोतियों के आउटपुट पक्ष पर मापा जाता है, और विभिन्न सामग्रियों से बने दो फेराइट मोतियों के साथ दोहराया जाता है। पहली सामग्री, एक कम आवृत्ति वाली हानिपूर्ण "एस" सामग्री, बिंदुओं पर परीक्षण की गई थी "ए", "बी" और "सी"। इसके बाद, एक उच्च आवृत्ति "डी" सामग्री का उपयोग किया गया था। इन दो फेराइट मोतियों का उपयोग करके बिंदु-से-बिंदु परिणाम चित्र 12 में दिखाए गए हैं।
"थ्रू" अनफ़िल्टर्ड सिग्नल मध्य पंक्ति में प्रदर्शित होता है, जो क्रमशः बढ़ते और गिरते किनारों पर कुछ ओवरशूट और अंडरशूट दिखाता है। यह देखा जा सकता है कि उपरोक्त परीक्षण स्थितियों के लिए सही सामग्री का उपयोग करने पर, कम आवृत्ति वाली हानिपूर्ण सामग्री अच्छा ओवरशूट दिखाती है और बढ़ते और गिरते किनारों पर अंडरशूट सिग्नल में सुधार। ये परिणाम चित्र 12 की ऊपरी पंक्ति में दिखाए गए हैं। उच्च-आवृत्ति सामग्री का उपयोग करने का परिणाम रिंगिंग का कारण बन सकता है, जो प्रत्येक स्तर को बढ़ाता है और अस्थिरता की अवधि को बढ़ाता है। ये परीक्षण परिणाम हैं निचली पंक्ति में दिखाया गया है।
चित्र 13 में दिखाए गए क्षैतिज स्कैन में अनुशंसित ऊपरी भाग (चित्रा 12) में आवृत्ति के साथ ईएमआई के सुधार को देखने पर, यह देखा जा सकता है कि सभी आवृत्तियों के लिए, यह हिस्सा ईएमआई स्पाइक्स को काफी कम कर देता है और समग्र शोर स्तर को 30 पर कम कर देता है। लगभग 350 मेगाहर्ट्ज रेंज में, स्वीकार्य स्तर लाल रेखा द्वारा हाइलाइट की गई ईएमआई सीमा से काफी नीचे है। यह क्लास बी उपकरण (संयुक्त राज्य अमेरिका में एफसीसी भाग 15) के लिए सामान्य नियामक मानक है। फेराइट मोतियों में प्रयुक्त "एस" सामग्री विशेष रूप से इन निचली आवृत्तियों के लिए उपयोग की जाती है। यह देखा जा सकता है कि एक बार आवृत्ति 350 मेगाहर्ट्ज से अधिक हो जाती है, "एस" सामग्री का मूल, अनफ़िल्टर्ड ईएमआई शोर स्तर पर सीमित प्रभाव पड़ता है, लेकिन यह 750 मेगाहर्ट्ज पर एक प्रमुख स्पाइक को लगभग 6 डीबी तक कम कर देता है। यदि ईएमआई शोर समस्या का मुख्य भाग 350 मेगाहर्ट्ज से अधिक है, तो आपको इसकी आवश्यकता है उच्च आवृत्ति वाले फेराइट सामग्रियों के उपयोग पर विचार करें जिनकी अधिकतम प्रतिबाधा स्पेक्ट्रम में अधिक है।
बेशक, सभी रिंगिंग (जैसा कि चित्र 12 के निचले वक्र में दिखाया गया है) को आमतौर पर वास्तविक प्रदर्शन परीक्षण और/या सिमुलेशन सॉफ्टवेयर द्वारा टाला जा सकता है, लेकिन उम्मीद है कि यह लेख पाठकों को कई सामान्य गलतियों को दरकिनार करने और आवश्यकता को कम करने की अनुमति देगा। सही फेराइट बीड टाइम का चयन करें, और ईएमआई समस्याओं को हल करने में मदद के लिए फेराइट बीड की आवश्यकता होने पर अधिक "शिक्षित" प्रारंभिक बिंदु प्रदान करें।
अंत में, अधिक विकल्पों और डिज़ाइन लचीलेपन के लिए, फेराइट मोतियों की एक श्रृंखला या श्रृंखला को मंजूरी देना सबसे अच्छा है, न कि केवल एक भाग संख्या। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विभिन्न आपूर्तिकर्ता विभिन्न सामग्रियों का उपयोग करते हैं, और प्रत्येक आपूर्तिकर्ता के आवृत्ति प्रदर्शन की समीक्षा की जानी चाहिए , खासकर जब एक ही प्रोजेक्ट के लिए कई खरीदारी की जाती है। पहली बार ऐसा करना थोड़ा आसान है, लेकिन एक बार नियंत्रण संख्या के तहत भागों को घटक डेटाबेस में दर्ज कर दिया जाता है, तो उनका उपयोग कहीं भी किया जा सकता है। महत्वपूर्ण बात यह है कि भविष्य में अन्य अनुप्रयोगों की समस्या उत्पन्न होने की संभावना को खत्म करने के लिए विभिन्न आपूर्तिकर्ताओं से भागों का आवृत्ति प्रदर्शन बहुत समान है। सबसे अच्छा तरीका विभिन्न आपूर्तिकर्ताओं से समान डेटा प्राप्त करना है, और कम से कम एक प्रतिबाधा वक्र है। इससे यह भी सुनिश्चित होगा कि आपकी ईएमआई समस्या को हल करने के लिए सही फेराइट मोतियों का उपयोग किया गया है।
क्रिस बर्केट 1995 से टीडीके में काम कर रहे हैं और अब एक वरिष्ठ एप्लिकेशन इंजीनियर हैं, जो बड़ी संख्या में निष्क्रिय घटकों का समर्थन करते हैं। वह उत्पाद डिजाइन, तकनीकी बिक्री और विपणन में शामिल रहे हैं। श्रीमान। बर्केट ने कई मंचों पर तकनीकी पत्र लिखे और प्रकाशित किए हैं। श्रीमान। बुर्केट ने ऑप्टिकल/मैकेनिकल स्विच और कैपेसिटर पर तीन अमेरिकी पेटेंट प्राप्त किए हैं।
इन कंप्लायंस इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग पेशेवरों के लिए समाचार, सूचना, शिक्षा और प्रेरणा का मुख्य स्रोत है।
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