Како да се тестира загубата на вметнување кај феритни тороидни јадра

1. Разбирање на загубата на вметнување

Загубата на вметнување квантифицира намалувањето на моќноста на сигналот кога феритно тороидно јадро е вметнато во коло, изразено во децибели (dB). Тоа ја одразува способноста на јадрото да ги потисне електромагнетните пречки (EMI) со намалување на несаканите сигнали. Формулата за загуба на вметнување е:

каде што V без јадро е напонот на сигналот без јадро, а V со јадро е напонот со вметнато јадро.

2. Клучни фактори што влијаат на загубата на вметнување

• Состав на материјалот : Никел-цинк (NiZn) феритите се одлични во апликации со висока фреквенција (1 MHz–1 GHz), додека манган-цинк (MnZn) феритите се посоодветни за пониски фреквенции (1 kHz–1 MHz).
• Геометрија на јадрото : Големината, обликот и бројот на навивки на јадрото директно влијаат на неговата импеданса и, следствено, на загубата на вметнување.
• Фреквенција : Загубата при вметнување се зголемува со фреквенцијата, достигнувајќи врв на резонантната фреквенција на јадрото пред да се намали.
• Температура : Покачените температури можат да ја намалат магнетната пропустливост на јадрото, менувајќи ги неговите карактеристики на губење на вметнување.

3. Методи за тестирање

Метод 1: Мрежен анализатор (најточен)

Мрежен анализатор ја мери импедансата на јадрото низ одреден фреквентен опсег, овозможувајќи прецизно пресметување на загубата на вметнување.

Чекори :

1. Калибрација : Калибрирајте го мрежниот анализатор користејќи комплет за калибрација (стандарди за отворен, краток спој и оптоварување) за да се обезбеди точност.
2. Поставување на тестот:
   • Намотајте одреден број вртења (на пр., 5–10) околу јадрото користејќи жица со минимален отпор.
   • Поврзете го јадрото со мрежниот анализатор преку коаксијални кабли или тест тела.
   • Осигурајте се дека јадрото е центрирано и дека намотките се униформни за да се минимизираат паразитските ефекти.
3. Фреквенциско мерење : Извршете фреквенциско мерење (на пр., 1 MHz–1 GHz) и запишете ја импедансата ( Z ) и фазниот агол ( θ)).
4. Пресметај ја загубата на вметнување:
   • Конвертирајте ја импедансата во коефициент на рефлексија ( Γ ): Γ=Z+Z0​Z−Z0​ , каде штоZ0​ е карактеристичната импеданса (обично 50 Ω).
   • Пресметајте ја загубата на вметнување користејќи ја загубата на вметнување (dB)=−20log10∣Γ∣ .

Предности : Висока точност, широк фреквентен опсег и можност за анализа на импеданса и фаза.

Ограничувања : Скапа опрема и потребна е техничка експертиза.

Метод 2: Генератор на сигнали и анализатор на спектар (исплатлива алтернатива)

Овој метод користи генератор на сигнали за да произведе тест сигнал и анализатор на спектар за мерење на моќноста на сигналот пред и по вметнувањето на јадрото.

Чекори :

1. Поставување на тестот:
   • Поврзете го генераторот на сигнали со делител на моќност или насочен спојувач за да го поделите сигналот на две патеки: една со јадро и една без.
   • Намотајте одреден број вртења околу јадрото и поставете го во една патека.
   • Поврзете ги обете патеки со анализаторот на спектарот.
2. Мерење на моќноста на сигналот:
   • Запишете ја моќноста на сигналот ( Pбез јадро ) без јадрото.
   • Вметнете го јадрото и запишете ја моќноста на сигналот ( P со јадро).
3. Пресметај ја загубата на вметнување:
   • Користете ја формулата Загуба на вметнување (dB) = 10log10 (P со јадро P без јадро) .

Предности : Пониска цена во споредба со мрежен анализатор и погодна за основно тестирање.

Ограничувања : Помалку прецизно поради потенцијални грешки во мерењето од загуби на кабли или несовпаѓања на импедансата.

Метод 3: LCR мерач (тестирање со ниска фреквенција)

LCR метарот мери индуктивност ( L ), отпор ( R ) и фактор на квалитет ( Q ) на ниски фреквенции (обично под 1 MHz).

Чекори :

1. Поставување на тестот:
   • Намотајте одреден број вртења околу јадрото.
   • Поврзете го јадрото со LCR мерачот користејќи мерни кабли.
2. Мерење параметри:
   • Запишете ја индуктивноста ( L ), отпорот ( R ) и факторот на квалитет ( Q ) на испитната фреквенција.
3. Проценка на загубата на вметнување:
   • За нискофреквентни апликации, загубата на вметнување може да се пресмета приближно со користење на импедансата на јадрото ( Z=R+jωL ) и формулата Загуба на вметнување (dB)≈20log10(Z0∣Z∣) , каде штоZ0​ е карактеристичната импеданса.

Предности : Едноставно и економично за тестирање со ниска фреквенција.

Ограничувања : Ограничено на ниски фреквенции и дава само проценка на загубата на вметнување.

4. Најдобри практики за точно тестирање

• Калибрација : Секогаш калибрирајте ја вашата опрема пред тестирање за да се осигурате за точност.
• Рамномерни намотки : Осигурајте се дека жицата е рамномерно намотана околу јадрото за да се минимизираат варијациите во импедансата.
• Контрола на температурата : Извршете тестови на стабилна температура, бидејќи температурните флуктуации можат да влијаат на магнетните својства.
• Избегнувајте паразитски ефекти : Користете кратки мерни кабли и минимизирајте го контактниот отпор за да го намалите паразитскиот капацитет и индуктивност.
• Повеќекратни мерења : Направете повеќе мерења на секоја фреквентна точка и пресметајте ги резултатите во просек за да ги намалите случајните грешки.

5. Интерпретација на резултатите

• Фреквентен одзив : Прикажување на загубата на вметнување во однос на фреквенцијата за да се идентификува ефективниот фреквентен опсег на јадрото. Повисока загуба на вметнување укажува на подобро потиснување на EMI.
• Резонантен врв : Загубата при вметнување на јадрото ќе достигне врв на неговата резонантна фреквенција, што зависи од неговата индуктивност и паразитски капацитет.
• Споредба со спецификациите : Споредете ги резултатите од тестот со техничкиот лист на производителот за да се осигурате дека јадрото ги исполнува потребните критериуми за перформанси.

6. Примени на тестирање на загуба на вметнување

• EMI филтрирање : Феритните јадра се користат во EMI филтрите за потиснување на високофреквентниот шум во напојувањата, аудио опремата и комуникациските системи.
• Интегритет на сигналот : Во брзите дигитални кола, феритните јадра помагаат во одржувањето на интегритетот на сигналот со намалување на преслушувањето и електромагнетните пречки.
• Енергетска електроника : Феритните јадра се користат во индуктиви и трансформатори за да се подобри ефикасноста и да се намали загубата на енергија.