Cel indukcyjności pierścienia magnetycznego

Fale elektromagnetyczne emitowane i wyciekające z urządzeń elektronicznych nie tylko poważnie zakłócają normalną pracę innych urządzeń elektronicznych, powodując dysfunkcję urządzeń, błędy transmisji, ale także stwarzają zagrożenie dla zdrowia i bezpieczeństwa ludzi, stwarzając ogromne zagrożenie. Dlatego też konieczne stało się rozważenie ograniczenia zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) urządzeń elektronicznych. Absorbujący pierścień magnetyczny, znany również jako ferrytowy pierścień magnetyczny, w skrócie pierścień magnetyczny. Jest to powszechnie stosowany element przeciwzakłóceniowy w obwodach elektronicznych, który ma dobry efekt tłumienia szumów o wysokiej częstotliwości. Zwykle jest wykonany z materiału ferrytowego (Mn-Zn).

Pierścień magnetyczny ma różną charakterystykę impedancji przy różnych częstotliwościach, a impedancja jest na ogół bardzo mała przy niskich częstotliwościach. Wraz ze wzrostem częstotliwości sygnału impedancja pierścienia magnetycznego gwałtownie wzrasta.

Jak wszyscy wiemy, im wyższa częstotliwość sygnału, tym łatwiej go wypromieniować (aby kupić wysokiej jakości obudowę komputerową, konieczne jest również zmniejszenie wycieku elektromagnetycznego). Ogólnie rzecz biorąc, linie sygnałowe nie mają warstwy ekranującej, więc te linie sygnałowe stają się dobrymi antenami do odbierania różnych chaotycznych sygnałów o wysokiej częstotliwości w otaczającym środowisku. Sygnały te nakładają się na pierwotnie przesłane sygnały, a nawet zmieniają użyteczne sygnały, które zostały pierwotnie przesłane. Zatem pod działaniem pierścienia magnetycznego normalne i użyteczne sygnały mogą dobrze przechodzić, a sygnały zakłócające o wysokiej częstotliwości mogą być skutecznie tłumione, a koszt jest niski.

Nic więc dziwnego, że plastikowe, zintegrowane pierścienie magnetyczne w kształcie grudek można zobaczyć na kablach sygnałowych wyświetlacza, kablach połączeniowych USB, a nawet wysokiej klasy klawiaturach i myszach. Przeprowadzenie całej wiązki kabli przez ferrytowy pierścień magnetyczny tworzy dławik trybu wspólnego, a kabel można również w razie potrzeby nawinąć kilka zwojów na pierścieniu magnetycznym. Im więcej zwojów, tym lepszy efekt tłumienia zakłóceń o niższych częstotliwościach, natomiast słabszy efekt tłumienia szumów o wyższych częstotliwościach. W praktyce inżynierskiej liczbę zwojów pierścienia magnetycznego należy regulować w oparciu o charakterystykę częstotliwościową prądu zakłócającego. Zwykle, gdy pasmo częstotliwości sygnału zakłócającego jest szerokie, na kablu można umieścić dwa pierścienie magnetyczne, każdy o innej liczbie zwojów, które mogą jednocześnie tłumić zakłócenia o wysokiej częstotliwości i zakłócenia o niskiej częstotliwości. Z mechanizmu działania dławika trybu wspólnego, im większa jest jego impedancja, tym bardziej oczywisty jest jego efekt tłumienia zakłóceń. Impedancja dławika sygnału wspólnego pochodzi z indukcyjności trybu wspólnego Lcm=jwLcm. Ze wzoru nietrudno wywnioskować, że dla określonej częstotliwości szumu im większa indukcyjność pierścienia magnetycznego, tym lepiej. Ale w rzeczywistości tak nie jest, ponieważ na rzeczywistym pierścieniu magnetycznym znajdują się pasożytnicze kondensatory, które istnieją równolegle z indukcyjnością. W przypadku napotkania sygnałów zakłócających o wysokiej częstotliwości reaktancja pojemnościowa kondensatora jest mała, co skraca indukcyjność pierścienia magnetycznego i powoduje, że dławik trybu wspólnego jest nieskuteczny.