Guía de filtros, núcleos y fundas de ferrita
Al diseñar equipos electrónicos, es necesario controlar las EMI (interferencias electromagnéticas) en un dispositivo para proteger los componentes y, a menudo, los equipos externos, de los daños causados por altos niveles de ruido de frecuencia.
La interferencia electromagnética (EMI) se produce cuando un campo electromagnético interfiere con otro, causando distorsión en ambos campos.
Algunas causas comunes de la EMI son las fuentes de alimentación en modo conmutación, las soldadoras de arco, los casquillos de motor y los contactos eléctricos. Todo esto puede ser problemático, no solo en el propio equipo, sino en otros equipos electrónicos de la zona circundante.
El efecto de un rango EMI disperso va de sutil a desastroso. Por ejemplo, las fuentes de energía producen EMI de baja frecuencia en lo que respecta a armarios de datos y cuadros de cables eléctricos.
Si el cableado no está correctamente instalado y protegido, es posible que se produzcan sobretensiones, lo que genera ruido eléctrico. Estas sobretensiones pueden dañar el hardware, a menudo corrompiendo los datos. Esto tiene el potencial de interrumpir el funcionamiento del negocio a muchos niveles.
Para contrarrestar estos riesgos, se utilizan soluciones de ferrita para una amplia gama de aplicaciones, incluso como piezas de generadores industriales. Las ferritas están fabricadas con compuestos cerámicos con óxidos de hierro integrados con compuestos de níquel, zinc y manganeso.
Los filtros y núcleos de ferrita se utilizan en el diseño de los equipos para suprimir y disipar los niveles de ruido de alta frecuencia causados por los dispositivos electromagnéticos. Los componentes de ferrita se utilizan para atenuar las EMI y pueden ser sumamente eficaces.
Por supuesto, el uso de cables apantallados correctamente instalados y conectados a tierra ayuda a suprimir las EMI. Sin embargo, puede que también haya que instalar núcleos de ferrita en el cableado. El tipo de filtro de núcleo de ferrita utilizado para suprimir las EMI depende de varios factores, como:
- Cuando se utiliza la ferrita (por ejemplo, un filtro de inductancia de ferrita puede soldarse directamente a una PCB).
- Cuando se instala la supresión de EMI (por ejemplo, puede instalarse un supresor de EMI de núcleo de ferrita cuando el equipo ya está en uso).
Como ya se ha mencionado, los cables de alimentación y control apantallados correctamente instalados son una opción para eliminar los dañinos problemas de EMI. No obstante, las fundas y los filtros de ferrita son otras soluciones útiles que reducen la salida de las EMI de los dispositivos. Evitan que el cable se comporte como una antena para otras fuentes responsables de EMI y constituyen soluciones muy rentables.
Hay varios tipos de materiales de ferrita y diferentes formas de núcleos y filtros de ferrita disponibles, cada uno diseñado para una aplicación específica. La mayoría actúan como «imanes blandos», lo que significa que solo producen las propiedades magnéticas necesarias para suprimir las EMI cuando se activan.
Las especificaciones del núcleo de ferrita suelen denominarse valores de permeabilidad relativos al núcleo de ferrita. Estos valores vienen determinados por las necesidades específicas de su aplicación. Los fabricantes enumerarán estos valores, junto con otra información necesaria, en los gráficos proporcionados con la especificación del producto. Esta información incluirá una tabla de saturación del núcleo de ferrita para ayudarle a calcular los tipos de material de ferrita y el producto que necesita para su aplicación de diseño.
Al trabajar con componentes inductores de filtros de ferrita, se utiliza una calculadora de inductancia de filtros de ferrita para determinar los valores necesarios para suprimir los emisores presentes en los componentes electrónicos de su diseño.
En algunas aplicaciones, las EMI se pueden suprimir utilizando un diseño de núcleo de ferrita. El propio transformador se construye utilizando un núcleo magnético en el que los devanados de la bobina (inductor) se realizan en un componente de núcleo de ferrita.
Antes de diseñar un transformador, compruebe sus requisitos y su aplicación exacta, incluyendo el voltaje de entrada, el voltaje de salida, la corriente y la frecuencia de funcionamiento.
Las fundas y núcleos se utilizan a menudo en el cableado de alimentación y control en dispositivos electrónicos y eléctricos. Las fundas se instalan normalmente después de haber acoplado todo el cableado.
Para el cableado redondo, a menudo se utiliza una funda de ferrita de plástico cuadrada. El núcleo se encuentra en una carcasa de plástico abisagrada que se abre para permitir la inserción del cable y luego se encaja para asegurar el núcleo de ferrita A5 alrededor del cable para suprimir las EMI.
Otra opción es utilizar un supresor de funda de ferrita con una carcasa de plástico redonda, dimensionada para ajustarse al cable utilizado. Tanto los núcleos de ferrita cuadrados como redondos atenúan cualquier forma de emisión de EMI y, a menudo, se utilizan para acondicionar o como prueba a la hora de calcular las especificaciones del filtro de núcleo de ferrita y los requisitos de diseño.
Para empezar a elegir el tipo correcto de núcleo, filtro o funda de ferrita que necesita para sus aplicaciones de diseño, utilice este práctico gráfico.
Una protección de circuito único en una PCB utiliza un filtro de ferrita único de dos terminales
Proteja múltiples circuitos adyacentes en una PCB. Use un filtro supresor multilínea
Para su instalación en cables externos con fines de acondicionamiento o pruebas, utilice una funda de ferrita de carcasa cuadrada de plástico
Para su instalación en cables de alimentación redondos, utilice una funda de ferrita de carcasa de plástico redonda
Para enrollar el cable alrededor de un núcleo de ferrita sin necesidad de carcasa, utilice una funda de ferrita, redonda/sin carcasa
Para cables planos en dispositivos electrónicos, utilice un núcleo de ferrita para cables planos
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