Ферритові кільце - що це таке? Як зробити ферритові кільце своїми руками?

Кожен з нас бачив на шнурах живлення або на кабелях узгодження електронних пристроїв невеликі циліндри. Їх можна зустріти на самих звичайних комп`ютерних системах, як в офісі, так і вдома, на кінцях проводів, які з`єднують системний блок з клавіатурою, мишею, монітором, принтером, сканером і т. Д. Даний елемент носить назву "ферритові кільце" (або феритовий фільтр). У цій статті ми розберемося, з якою метою виробники комп`ютерної та високочастотної техніки оснащують свою кабельної продукції згаданими елементами.

Основне призначення

Ферритові кільце здатне знижувати вплив радіочастотних та електромагнітних завад на сигнал, який передається по дроту. Довгі сигнальні і силові кабелі як комп`ютерного, так і іншого силового обладнання володіють паразитними властивостями, тобто працюють як антени. Вони досить ефективно випромінюють у зовнішнє середовище різні шуми, які створюються всередині приладу, тим самим створюючи перешкоди на радіостанціях при прийомі радіосигналу і на іншому електронному обладнанні. І навпаки, приймаючи перешкоди з ефіру від радіопередавальних пристроїв, комп`ютер чи інший електронний прилад може давати збої в роботі. Ось для усунення цього явища і використовують ферритові кільце, надіте на живить або узгоджувальний кабель.

Фізичні властивості

Ферит є феромагнетиком, що не проводить електричний струм, тобто по суті це магнітний ізолятор. У цьому матеріалі не створюються вихрові струми, і тому він вельми швидко перемагнічується - в такт частоті зовнішніх електромагнітних полів. Це властивість матеріалу є основою для ефективного захисту електронних приладів. Ферритові кільце, надіте на кабель, здатне створити для синфазних струмів великої активний імпеданс.

Даний матеріал утворюється з хімічної сполуки оксидів заліза з оксидами інших металів. Він володіє унікальними магнітними характеристиками і низькою електропровідністю. Завдяки цьому ферити практично не мають конкурентів серед інших магнітних матеріалів в високочастотної техніці. Ферритові кільця 2000НМ значно збільшують індуктивність кабелю (у кілька сотень або тисяч разів), що забезпечує придушення високочастотних перешкод. Даний елемент встановлюється на шнур при його виробництві або, розрізаний на дві півкола, надівається на провід відразу після його виготовлення. Феритовий фільтр упаковується в пластиковий корпус. Якщо його розрізати, то можна побачити всередині шматок металу.

А чи потрібен феритовий фільтр? Чи це черговий обман?

Комп`ютери є вельми «галасливими» (в електромагнітному плані) приладами. Так, материнська плата всередині системного блоку здатна осцілліровать на частоті одного кілогерцах. Клавіатура володіє мікрочіпом, який також працює на високій частоті. Все це призводить до так званої генерації радіошумів поблизу системи. У більшості випадків вони усуваються за допомогою екранування плати від електромагнітних полів металевим корпусом. Однак інше джерело шумів - це мідні дроти, які з`єднують різні пристрої. По суті, вони діють як довгі антени, які вловлюють сигнали від кабелів інший радіо- і телевізійної техніки, і впливають на роботу «свого» приладу. Феритовий фільтр усуває електромагнітні шуми і сигнали ефірного мовлення. Ці елементи перетворять електромагнітні високочастотні коливання в теплову енергію. Ось тому їх і встановлюють на кінцях більшості кабелів.

Як правильно вибрати феритовий фільтр

Щоб встановити на кабель ферритові кільце своїми руками, необхідно розбиратися в типах цих виробів. Адже від виду дроту і його товщини залежить, який саме фільтр (з якого матеріалу) буде потрібно використовувати. Наприклад, кільце, встановлене на багатожильний кабель (шнур живлення, передачі даних, відео або USB-інтерфейс), створює на цій ділянці так званий синфазний трансформатор, що пропускає протифазні сигнали, що несуть корисну інформацію, а також відображає синфазні перешкоди. У даному випадку слід використовувати не поглинає ферит щоб уникнути порушення передачі інформації, а більш високочастотний ферроматеріал. А ось ферритові кільця на антенний кабель краще вибирати з матеріалу, який буде розсіювати високочастотні перешкоди, ніж відображати їх знову в провід. Як бачите, неправильно підібране виріб здатний погіршити роботу вашого приладу.

Ферритові циліндри

Найбільш ефективно справляються з перешкодами товсті ферритові циліндри. Проте слід враховувати, що занадто громіздкі фільтри вельми незручні у використанні, а результати їхньої роботи чи на практиці буде сильно відрізнятися від трохи менших за розмірами. Завжди слід використовувати фільтри оптимальних габаритів: внутрішній діаметр в ідеалі повинен збігатися з проводом, а його ширина повинна відповідати ширині роз`єму кабелю.

Не варто також забувати, що з шумами допомагають боротися не тільки ферритові фільтри. Наприклад, для кращої провідності рекомендується використовувати кабелю з великим перетином. Вибираючи довжину шнура, не варто робити великий запас довжини між підключаються пристроями. Крім того, джерелом перешкод може служити і погана якість з`єднання проводу та роз`єму.

Маркування феритових кілець

Найбільш широко поширений тип запису маркування феритових кілець має наступний вигляд: К Д-д-Н, де:

- К - це скорочення від слова «кільце» -

- Д - зовнішній діаметр вироби-

- д - внутрішній діаметр феритового кільця-

- Н - висота фільтра.

Крім габаритних розмірів виробу, у маркуванні зашифрований тип феромагнітного матеріалу. Приклад запису може мати наступний вигляд: М20ВН-1 До 4х2,5х1,6. Друга половина відповідає габаритним розмірам кільця, а в першу зашифрована початкова магнітна проникність (20 mu-_i). Крім зазначених параметрів, в довідковому описі кожен виробник вказує критичну частоту, параметри петлі гистерезиса, питомий опір і температуру Кюрі для конкретного виробу.

Як ще використовують ферритові кільця

Крім загальновідомого застосування як високочастотного захисту, феромагнітні матеріали використовуються для виготовлення трансформаторів. Їх часто можна побачити в блоках живлення комп`ютерної техніки. Загальновідомо, що трансформатор на феритових кільцях вельми ефективний у балансних змішувачах. Проте не всім відомо, що існує можливість «розтягування» балансування. Дана модифікація трансформатора здатна виконувати операцію балансування більш точно. Крім того, широко застосовуються трансформатори на феритових кільцях для узгодження вихідних і вхідних опорів каскадів транзисторних пристроїв. При цьому трансформуються активне і реактивний опори. Завдяки останньому цей пристрій можна застосувати для зміни діапазонів перебудови ємності. «Розтягуючі» трансформатори добре працюють при частотах нижче 10 МГц.

Висновок

Тим, хто цікавиться, як намотати ферритові кільце самостійно, слід враховувати, що послідовний імпеданс, який вноситься високочастотним феритовим сердечником, запросто можна збільшити, якщо зробити на ньому кілька витків провідника. Як підказує теорія електротехніки, імпеданс подібної системи буде збільшуватися пропорційно квадрату числа витків. Але це в теорії, а на практиці картина дещо відрізняється внаслідок нелінійності феромагнітних матеріалів і втрат в них.

Пара витків на осерді збільшує імпеданс не в чотири рази, як має бути, а трохи менше. В результаті для того щоб кілька витків змогли поміститися в кабельному фільтрі, слід вибирати кільце свідомо більшого типорозміру. Якщо ж це неприйнятно, і провід повинен залишатися тією ж довжини, краще застосовувати кілька фільтрів.