Феритовий кабель. Навіщо потрібні феритові каблучки на кабелях

Ви напевно помічали і не раз, що на дротах від ноутбука, монітора та іншої електронної техніки трапляються незрозумілі потовщення у вигляді циліндра. Це зроблено не просто так чи для краси. Справа в тому, що пластиковий циліндр це спеціальний феритовий фільтр. У народі його часто називають як фільтр для придушення високочастотних перешкод або простіше — «шумовий» фільтр. Навіщо і навіщо він потрібний?

Справа в тому, що будь-який пристрій, підключений до електричної мережі, є джерелом електромагнітних хвиль, які є, у свою чергу, високочастотними перешкодами, що впливають на роботу інших пристроїв поблизу. Довгі зовнішні силові та інтерфейсні кабелі працюють як свого роду антени, яких досить сильно випромінюють у зовнішнє середовище перешкоди, які створюються апаратурою при роботі. Це може сильно впливати на роботу бездротових мережЩоб це не відбувалося, кабель треба екранувати. Але тоді значно підскочить його ціна! На допомогу прийшли феритове кільце та фільтри з цього матеріалу.

Як працює феритовий фільтр

Ферріт - це спеціальний матеріал, що складається зі з'єднання оксиду заліза та ряду інших металів, який не проводить струм і ефективно поглинає електромагнітні хвилі. Феритове кільце є відмінним магнітним ізолятором і за рахунок цього забезпечує фільтрацію високочастотних перешкод та електромагнітних шумів. Він бере на себе електромагнітні хвилі на виході з електронної апаратури, перш ніж вони посиляться в кабелі, як в антені.

Феритовий фільтр являє собою осердя з цього матеріалу у вигляді циліндра, який надівається на кабель або відразу на виробництві, або пізніше. При самостійної установкийого необхідно розташувати максимально близько до джерела перешкод. Тільки це дозволить запобігти передачі перешкод через інші елементи конструкції апарату, де їх відфільтрувати набагато важче.

Навіть якщо пристрій спроектовано з урахуванням присутності перешкод і розташування елементів, передбачені заземлення або фільтрація на платі, воно все одно може бути джерелом високого рівня перешкод або сприйнятливим до шумів при підключенні інших приладів з інтерфейсним кабелем. Зокрема, оскільки кабелі з-за великої довжини мають високу питому поверхню, вони можуть випромінювати або приймати електромагнітні коливання. У цьому зв'язку для придушення перешкод доцільно застосовувати спеціальні пристрої, наприклад, феритовий фільтр із засувкою на кабель (див. малюнок 1).

Зовнішній вигляд фільтра із клямкою на кабель показаний на малюнку 1.
Ферритовий фільтр із клямкою на кабель складається з феритового сердечника, який є дві половинки, поміщені в пластиковий гнучкий корпус, що характеризується довгим терміном служби. Ця конструкція дозволяє закріпити його одним рухом на кабелі без його відрізання. Оскільки такий фільтр може бути встановлений після складання пристрою, його застосування стає особливо актуальним у випадках, коли проблеми із перешкодами відбуваються безпосередньо перед транспортуванням. На малюнку 1 b представлений фільтр, що монтується на кабель усередині пристрою.

Фільтр із клямкою на кабель складається з феритового сердечника, який є дві половинки, поміщені в пластиковий гнучкий корпус, що характеризується довгим терміном служби. Для замовлення є велика кількість типів виробів, що випускаються відповідно до діаметрів кабелів.

Тип синфазного фільтра

Регулювання величини обмотки

Як доповнення до мережевим адаптерамживлення (АС), різноманітні периферійні пристрої, такі як цифрові фотокамери або мобільні телефони, підключають за допомогою різних інтерфейсних кабелів до терміналів у вигляді переносних ПК. Фільтри із застібкою на кабель встановлюють ці інтерфейсні кабелі, отримують оцінку їхнього впливу придушення перешкод.

Підключення силового кабелю змінного струму

Спектр випромінювання шуму від мобільного телефонадо та після підключення фільтра із самозатискним механізмом ZCAT1518-0730 до силового кабелю представлений на малюнку 2. У цьому тестуванні кабель мав подвійну обмотку навколо фільтра. Результати вимірювань представлені малюнку 3. Перед установкою шум фіксувався в діапазоні частот від 250 до 600 МГц, ледь задовольняючи стандарту VCCI класу B. Після встановлення феритового фільтра з клямкою на кабель, шум був знижений орієнтовно на 5...10 ДБ.

Підключення мобільного телефону

Як показано на малюнку 4, переносний термінал було підключено до телефону за допомогою ексклюзивного типу кабелю, фільтр ZCAT1518-0730 встановлювали на силовий кабель. Результати вимірювань наведено малюнку 5. Перед установкою фільтра шум фіксувався у широкому діапазоні частот від 100 до 600 МГц. Як і в попередньому тестуванні після подвійної обмотки ексклюзивного кабелю навколо фільтра, рівень шуму був знижений до 5..10 дБ. Крім того, було виявлено, що перешкоди на частоті 600 МГц і вище, рівень яких не змінився після установки фільтра, були викликані іншими джерелами, а не кабелем.

Феритові фільтри з клямкою на кабель покращують стійкість до електростатичних розрядів.

При установці фільтра з клямкою на кабель не тільки знижується рівень шуму, але також зменшується ймовірність появи помилок, викликаних зовнішніми джерелами перешкод, таких як стрибки напруги або статична електрика. Тест на ESD (електростатичний розряд), заснований на міжнародному стандарті IEC61000-4 для випробування стійкості, проводився з метою дослідження частоти або зміни кількості помилок до і після установки фільтра.

Електростатичний розряд - це явище, що відбувається, коли електричний заряд, накопичений на поверхні тіла внаслідок таких причин, як тертя з одягом, розряджається при зіткненні з корпусом електронного пристрою. Перешкодостійкість – це опір шуму від зовнішніх джерел.

Спосіб вимірювання

Як показано на малюнку 6 у робочих умовах здійснювалося з'єднання переносного терміналу та принтера. На переносному терміналі (ПК) відбувався розряд статичної електрики. Електричний розряд проводили 10 разів з інтервалом в одну секунду по відношенню до роз'єму кабелю (у місці з'єднання з кабелем) на стороні переносного терміналу. Додаток розряду здійснювався за методом контактного розряду відповідно до міжнародного стандарту IEC61000-4-2. Осцилограма імпульсного сигналу для тестування, описаного в стандарті IEC61000-4-2 представлена ​​на малюнку 7. Випробувальна напруга (рівні розряду) становила: 2 кВ, 4 кВ і 6 кВ.

Результати тестування

Результати тестування наведено в таблиці 1. Коли фільтр ще не був встановлений, при випробувальній напрузі 4 кВ спостерігалися такі помилки як зупинка деяких операцій принтера. При 6 кВ принтер повністю припиняв роботу. При використанні фільтра ZCAT2035-0930A (одинарна обмотка) проблеми в результаті виконання операцій при випробувальній напрузі 4 кВ були відсутні, а при 6 кВ було виявлено кілька помилок у роботі. При використанні фільтра з подвійною обмоткою помилки не були виявлені. Форма сигналів електростатичного розряду до і після установки фільтра наведено на малюнку 8. Здійснювалася подвійна обмотка. Електростатичний розряд був значно ослаблений завдяки фільтру. Сигнали спостерігалися у положенні поблизу фільтра на кабелі між фільтром та принтером.


Зниження рівня шуму під впливом електростатичного розряду у паралельній двопровідній лінії передачі даних

Ефект придушення перешкод при електростатичному розряді з використанням феритового фільтра з клямкою на кабель оцінювали експериментально при його встановленні на паралельну двопровідну лінію. Порівняння проводили з прикладу фільтра, розглянутого вище.

Установка для вимірювання

Установка для вимірювань наведена на малюнку 9. Два паралельні дроти довжиною 1 м були поміщені на висоті 0,1 м від пластини заземлення. Напруга 6 кВ, сформованого електростатичним генератором, подавали на вхід лінії за допомогою електростатичного генератора розряду. Між електростатичним розрядом та лінією з'являвся контакт. Форма імпульсу статичної електрики, що генерується електростатичним генератором, відповідала високошвидкісному піковому напрузі з часом наростання від 0,7 до 1 нс. Фільтри ZCAT2035-0930A (ZCAT) та синфазний дросель, що встановлюється на платі, ZJYS51R5-2P (ZJYS) були встановлені посередині паралельних проводів. Далі спостерігали зміну форми сигналу електростатичного розряду на виході. Як показано на малюнку 10, використовували два типи плат, на яких встановлювалися компоненти ZJYS. Перша плата мала товщину 1 мм, шар із мідної фольги на звороті був відсутній. Товщина другої плати становила 0,3 мм, вся поверхня зворотного боку була пластиною заземлення.

Ефект придушення імпульсних перешкод високого рівня

Широка лінійка компонентів, що випускаються.

На закінчення діаграма вибору лінійки фільтрів серії ZCAT виробництва TDK показана в таблиці 2. TDK надає різні серії компонентів, що охоплюють широкий спектр областей застосування, від використання в кабелях загального призначеннядо плоских кабелів.

Застосування Тип Діаметр кабелю (мм) Код замовлення Зображення
Кабелі Самозатискний механізм 3...5 ZCAT1325-0530A (-BK)
4...7 ZCAT1730-0730A (-BK)
6...9 ZCAT2035-0930A (-BK)
8...10 ZCAT2235-1030A (-BK)
10...13 ZCAT2436-1330A (-BK)
Кабель кріпиться до корпусу нейлоновим ремінцем 7 макс. ZCAT1518-0730 (-BK)
9 макс. ZCAT2017-0930 (-BK)
9 макс. ZCAT2032-0930 (-BK)
11 макс. ZCAT2132-1130 (-BK)
13 макс. ZCAT3035-1330 (-BK)
Плоскі кабелі 20-жильні плоскі кабелі 12 макс. ZCAT3618-2630D (-BK)
26-жильні плоскі кабелі 13 макс. ZCAT4625-3430D (-BK)
40-жильні плоскі кабелі 17 макс. ZCAT6819-5230D (-BK)

Внутрішні та зовнішні комп'ютерні кабелі можуть працювати як мініатюрні антени, оскільки вони перетворюють шуми напруги та струму на електромагнітне випромінювання.

Феритові кільця для плоских та круглих кабелів забезпечують ефективне придушення шумових струмів до їхнього випромінювання у вигляді електромагнітних перешкод.

Неекрановані кабелі випромінюють перешкоди внаслідок протікання їх мідними провідниками синфазного шуму, тобто високочастотного струму, поточного в одному напрямку по всіх провідниках кабелю. Ці струми створюють магнітне поле певної величини і напрямку.

Кабельні ферити послаблюють шумові струми, «захоплюючи» магнітне поле і розсіюючи частину його енергії у вигляді тепла тобто феритовий елемент, одягнений на провідники кабелю, створює великий активний імпеданс для синфазних струмів. , і на провідниках, якими передаються аналогові та цифрові сигнали.

Виробники електронного обладнання використовують ферити для придушення електромагнітних випромінюваньвід зовнішніх силових та сигнальних кабелів системних блоків комп'ютерів, моніторів, клавіатур, принтерів та інших периферійних пристроїв.

Довгі зовнішні силові та сигнальні кабелі працюють як антени, ефективно випромінюючи перешкоди, що створюються всередині корпусу приладу, у зовнішнє середовище.

Кабельні ферити для придушення електромагнітних перешкод слід вибирати, з конкретної задачі, кабельний ферит повинен створювати максимальний послідовний імпеданс для частот шумового сигналу.

Після вибору матеріалу та приблизних розмірів сердечника створюваний ним послідовний імпеданс та ефективність шумоподавлення можна оптимізувати шляхом:

1. Збільшення довжини частини провідника, що охоплюється феритом;2. збільшення поперечного перерізу феритового сердечника (особливо для силових ланцюгів);

3. Вибір сердечника з внутрішнім діаметром, найбільш близьким до зовнішнього діаметра провідника або кабелю;

faqhard.ru

Ферритовий фільтр – для чого він потрібен

Червень 16, 2016Червень 21, 2016

У нашому побуті з'явилося безліч коштів обчислювальної технікияка працює на струмах високої частоти. Адже що вища частота, то вища швидкість обробки інформації.

Найпростіший спосіб боротьби з ПЕМІН – збільшити індуктивність.

Індуктивність - це показник співвідношення величини сили струму, що проходить через контур, і створюваного ним магнітного потоку. Якщо мова йдепро прямолінійні дроти, то під індуктивністю мається на увазі величина, що характеризує енергію магнітного поля (тут струм вважається постійною величиною).

Індуктивність можна збільшити застосуванням спеціального феритового кільця. Як виглядають на кабелях феритові фільтри, можна переглянути на фото нижче.

Феритові кільця – це компоненти електричного ланцюгаякі використовуються як пасивні елементи для фільтрації високочастотних перешкод за рахунок підвищення індуктивності провідника та поглинання перешкод, що перевищують заданий поріг.

Такі властивості феритового фільтру надає матеріал, з якого він виготовлений – ферит.

Ферріт – це загальна назва сполук на основі оксиду заліза та оксидів інших металів. Ферити поєднують у собі властивості феромагнетиків і напівпровідників (іноді діелектриків) і тому використовуються як сердечники котушок, постійних магнітів, виступають як поглиначі електромагнітних хвиль високих частот і т.д.

Ферритові кабельні фільтри із засувкою - принцип роботи

Робота феритового фільтра залежить від характеристик матеріалу, з якого він виготовлений. За рахунок спеціальних добавок оксидів різних металів змінюються властивості фериту.

Принципово розрізняють кілька способів застосування феритових кілець:

  1. На одножильних (однофазних) проводах він може, навпаки, поглинати випромінювання у певному діапазоні, перетворюючи наведення на теплову енергію. Таким чином, негативні частоти можуть поглинатися (відсікатися) феритовим кільцем.
  2. На одножильних дротах, де він працює як своєрідний підсилювач, оскільки повертає частину високочастотного магнітного поля назад в кабель, що призводить до посилення сигналу в заданому діапазоні.
  3. На багатожильних проводах ферит працює як синфазний трансформатор, який пропускає несиметричні сигнали в кабелі (імпульси струму, наприклад, в кабелях передачі даних або ланцюгах живлення постійним струмом) і гасить симетричні сигнали (які потенційно можуть викликатися в таких кабелях тільки електромагнітними наведеннями).

Де використовувати і як вибрати феритовий фільтр

Якщо говорити про практику застосування, то на кабелях живлення феритові кільця застосовуються для зменшення перешкод, які можуть створити самі кабелі, а на сигнальних (передаючих даних) ферити гасять можливі зовнішні перешкоди та наведення.

Феритові кабельні фільтри можуть бути вбудованими (кабель продається вже з феритовим кільцем) або окремими (найчастіше це замикаються навколо дроту моделі), які не вимагають будь-яких доробок самого кабелю.

Провід може вставлятися в центр феритового фільтра (виходить одновиткова котушка), а може утворювати навколо кільця кілька витків (тороїдальна обмотка). Останній спосібзначно підвищує ефективність роботи фільтра.

Щоб підібрати феритову обручку під задані вимоги, потрібно знати характеристики матеріалу, з якого воно виготовлено і габарити виробу.

Наприклад нижче в таблиці позначені основні характеристики феритових фільтрів, запропонованих над ринком.

Маркування RF-35М RF-50М RF-70М RF-90М RF-110S RF-110A RF-130S RF-130A
Імпеданс, Ом (для частоти 50 Мгц) 165 125 95 145 180 180 190 190
Графік залежності імпедансу від частоти, малюнку № 4 5 6 7 3 8 3 3
Діаметр отвору, мм 3.5 5 7 9 11 11 13 13
Розмір, мм 25х12 25х13 30х16 35х20 35х20 33х23 39х30 39х30
Вага, г 6 6.5 12 22 44 40 50 50

Графік залежності частоти та імпедансу

Імпеданс – це повне внутрішній опірелемента електричного кола до змінного (гармонійного) струму (сигналу). Вимірюється, як і звичайний опір, в омах.

Ще одним важливим параметром феритових фільтрів є їх магнітна проникність.

Магнітна проникність - це коефіцієнт, який характеризує зв'язок між магнітною індукцією та напруженістю магнітного поля в речовині.

Виходячи з вищесказаного, для того, щоб позначити основні властивості феритових фільтрів, виробники вдаються до наступного маркування:

3000HH D * d * h, де:

  1. 3000 - це показник початкової магнітної проникності фериту,
  2. HH – це марка фериту (найчастіше це HH – ферити загального призначення, або HM – для слабких магнітних полів),
  3. D – найбільший (зовнішній) діаметр,
  4. d – менший (внутрішній) діаметр,
  5. h – висота тороїда.

Наведемо типові приклади застосування феритів:

  • Марка 100НН може використовуватися для кабелів із частотами до 30 МГц,
  • 400НН - з частотами не вище 3,5 МГц,
  • 600НН - із частотами до 1,5 МГц
  • 1000НН – до 400 кГц.

Тобто, наприклад, антенний феритовий фільтр може бути марки HH.

А ось феритовий фільтр для USB кабелюнайкраще вибрати з маркою HM (для кабелів зі слабким магнітним полем).

Співвідношення марок і частот виглядає так:

  • 1000НМ - використовується з кабелями, що працюють із частотою не більше 1 МГц,
  • 1500НМ – не більше 600 кГц,
  • 2000НМ та 3000НМ - не понад 450 кГц.

Як намотувати феритові кільця

У більшості випадків достатньо підібрати правильний феритовий фільтр і зафіксувати його на кабелі ближче до місця підключення до приладу.


Схема намотування витків навколо феритового кільця

Однак, в окремих випадках, для збільшення імпедансу можна зробити кабелем кілька витків навколо кільця фериту і тоді імпеданс зростатиме кратно квадрату числа витків. Тобто з двох витків у 4 рази, а з 3 – вже у 9 разів.

Насправді, звісно, ​​реальний показник збільшення трохи менше теоретичного.

Для того щоб після намотування феритове кільце зафіксувалося, необхідно заздалегідь визначитися з кількістю витків дроту та розрахувати внутрішній діаметр фільтра, щоб він закрився, не передавши кабель.

filteru.ru

Для чого потрібний феритовий фільтр чи кільце на кабелі

Ви напевно помічали і не раз, що на дротах від ноутбука, монітора та іншої електронної техніки трапляються незрозумілі потовщення у вигляді циліндра. Це зроблено не просто так чи для краси. Справа в тому, що пластиковий циліндр – це спеціальний феритовий фільтр. У народі його часто називають як фільтр для придушення високочастотних перешкод або простіше - «шумовий» фільтр. Навіщо і навіщо він потрібний?

Справа в тому, що будь-який пристрій, підключений до електричної мережі, є джерелом електромагнітних хвиль, які є, у свою чергу, високочастотними перешкодами, що впливають на роботу інших пристроїв поблизу. Довгі зовнішні силові та інтерфейсні кабелі працюють як свого роду антени, яких досить сильно випромінюють у зовнішнє середовище перешкоди, які створюються апаратурою при роботі. Це може сильно впливати на роботу бездротових мереж WiFi, радіоапаратури та точних приладів. Щоб цього не відбувалося, кабель треба екранувати. Але тоді значно підстрибне його ціна! На допомогу прийшли феритове кільце та фільтри з цього матеріалу.

Як працює феритовий фільтр

Ферріт - це спеціальний матеріал, що складається із з'єднання оксиду заліза та ряду інших металів, який не проводить струм та ефективно поглинає електромагнітні хвилі. Феритове кільце є відмінним магнітним ізолятором і за рахунок цього забезпечує фільтрацію високочастотних перешкод та електромагнітних шумів. Він бере на себе електромагнітні хвилі на виході з електронної апаратури, перш ніж вони посиляться в кабелі, як в антені.

Феритовий фільтр являє собою осердя з цього матеріалу у вигляді циліндра, який надівається на кабель або відразу на виробництві, або пізніше. При самостійному встановленні його необхідно розташувати максимально близько до джерела перешкод. Тільки це дозволить запобігти передачі перешкод через інші елементи конструкції апарату, де їх відфільтрувати набагато важче.

set-os.ru

Навіщо потрібні феритові фільтри?

Багато хто з вас, звичайно ж, бачили на кінцях дротів невеликі циліндри. Це – феритові фільтри. Чи знаєте ви, яку роль вони відіграють? Спробуймо розібратися в цьому питанні разом.

Навіщо встановлюють феритові фільтри?

Дуже часто на форумах зустрічаю твердження, що феритові обручки служать тільки для того, щоб кабель не випромінював перешкоди! Чи правильне це твердження? Частково це, щоправда. Але воно справедливе лише до проводів живлення. Тоді, для чого ставлять феритові фільтри на HDMI? Адже завад провід не випромінює!

Все просто! Ферріт, завдяки своїм унікальним властивостям, здатний захоплювати магнітне поле і розсіювати його у вигляді тепла, іншими словами, він здатний послаблювати шумові перешкоди в кабелі. А це відіграє велику роль для якості цифрового сигналу.

Тоді чому на багатьох HDMI кабеляхнемає феритових кілець? Тому що феритові кільця це не єдиний спосіб захистити провід від впливу перешкод. Не менш ефективне і екранування дроту.

Чи збільшиться якість сигналу, якщо встановити на провід феритові кільця? Відповідь - збільшиться! Але це зовсім не означає, що ви це помітите.

На звичайних комп'ютерні системи, які ви можете зустріти вдома або в офісі, на кінцях проводів, що з'єднують системний блокз мишею, клавіатурою, монітором тощо. є невеликі циліндри. Їх також можна часто побачити на кабелях, що ведуть від ноутбука або принтера до блока живлення. Цей елемент називається феритовий фільтр (або феритове кільце, феритовий циліндр). Його мета – зменшити вплив електромагнітних та радіочастотних перешкод на сигнал, що передається кабелем.

Ферритовий фільтр - це, всього лише, суцільний шматок фериту: хімічної сполуки оксиду заліза з оксидами інших металів, що володіє унікальними магнітними властивостями і низькою електропровідністю, завдяки чому ферити не мають конкурентів серед інших магнітних матеріалів у техніці високих частот. Використання феритового кільця значно (у кілька сотень або навіть тисячу разів) збільшує індуктивність дроту, що забезпечує придушення високочастотних перешкод. Феритове кільце встановлюється на кабель при його виробництві або, розрізане на дві частини, може бути надіте на кабель вже після виготовлення. Ферріт упакований у пластиковий корпус – якщо ви його розріжете, то побачите шматок металу всередині.

Комп'ютери - це дуже "шумні" пристрої. Материнська платау корпусі комп'ютера осциллює на частоті близько одного кілогерця. У клавіатурі встановлено окремий процесор, який також осциллює на високих частотах. Все це призводить до створення радіошумів навколо системи. У більшості випадків ці шуми можуть бути усунені за допомогою металевого корпусу, що є екраном електромагнітних полів.

Іншим джерелом шумів є дроти, що з'єднують пристрої. Вони діють як хороші, довгі антени, що вловлюють сигнали від інших кабелів, радіо- і телепередавачів, а також впливають на роботу радіо та ТВ пристроїв. Ферріт усуває сигнали ефірного мовлення. Циліндри з фериту перетворюють високочастотні електромагнітні коливання в тепло. Тому вони й встановлені на кінцях більшості дротів.

Залежно від типу кабелю та його товщини слід встановлювати кільця з різних типівфериту. Наприклад, фільтр, встановлений на багатожильний кабель (такий як шнур передачі даних, кабель живлення, або інтерфейс: USB, відео та ін), створює на даній ділянці синфазний трансформатор, який, пропускаючи протифазні сигнали (несучі корисну інформацію), відображає (не пропускає) синфазні перешкоди. У цьому випадку не слід використовувати поглинаючий ферит, щоб уникнути порушення передачі даних, і бажано застосування більш високочастотних фероматеріалів. Якщо ж кабель одножильний, краще шукати фільтр з матеріалу, який розсіюватиме високочастотні сигнали, ніж відбивати їх назад у кабель.

Більш ефективно допомагають боротися з перешкодами товстіші феритові циліндри. Але треба звернути увагу на те, що занадто великі фільтри не зручні у використанні і результат їх роботи вже не буде на практиці відрізнятися від менших фільтрів. Тому слід використовувати фільтри оптимальних розмірів: ширина отвору кільця повинна в ідеалі збігатися з товщиною дроту, а ширина кільця повинна бути приблизно дорівнює ширині роз'ємів даного кабелю.

Не варто забувати, що не тільки феритові кільця допомагають боротися із шумами. Для кращої провідності використовуйте кабелі більшої товщини! Вибирайте довжину дроту виходячи з відстані між пристроями, що підключаються, не варто купувати більше довгий кабель. Про максимальної довжинирізних кабелів, коли вони передають інформацію без втрат, ми говорили

Поділитися