Ferritring - was ist das? Wie macht man einen Ferritring mit eigenen Händen?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-02 13:52

Jeder von uns hat schon einmal kleine Zylinder an Netzkabeln oder Kabeln für passende elektronische Geräte gesehen. Sie befinden sich auf den gängigsten Computersystemen, sowohl im Büro als auch zu Hause, an den Enden der Kabel, die die Systemeinheit mit Tastatur, Maus, Monitor, Drucker, Scanner usw. verbinden. Dieses Element wird als " Ferritring" (oder Ferritfilter). In diesem Artikel gehen wir darauf ein, zu welchem Zweck Hersteller von Computer- und Hochfrequenzgeräten ihre Kabelprodukte mit den genannten Elementen ausstatten.

Hauptzweck

Der Ferritring kann die Auswirkung von Hochfrequenz und elektromagnetischen Interferenzen auf das über das Kabel übertragene Signal reduzieren. Lange Signal- und Stromkabel von Computern und anderen Stromversorgungsgeräten haben parasitäre Eigenschaften,das heißt, sie wirken als Antennen. Sie strahlen sehr effektiv verschiedene Geräusche, die im Inneren des Geräts erzeugt werden, an die äußere Umgebung ab und erzeugen dadurch Störungen bei Radiosendern, wenn ein Funksignal empfangen wird, und bei anderen elektronischen Geräten. Und umgekehrt, wenn ein Computer oder ein anderes elektronisches Gerät Störungen aus der Luft von Funkgeräten empfängt, kann es zu Fehlfunktionen kommen. Um dieses Phänomen zu beseitigen, verwenden sie hier einen Ferritring, der an einem Strom- oder passenden Kabel getragen wird.

Physikalische Eigenschaften

Ferrit ist ein Ferrimagnet, der keinen Strom leitet, also tatsächlich ein magnetischer Isolator ist. In diesem Material entstehen keine Wirbelströme, daher remagnetisiert es sich sehr schnell – im Takt der Frequenz äußerer elektromagnetischer Felder. Diese Materialeigenschaft ist die Grundlage für einen effektiven Schutz elektronischer Geräte. Der am Kabel getragene Ferritring kann eine große aktive Impedanz für Gleichtaktströme erzeugen.

Dieses Material entsteht durch die chemische Verbindung von Eisenoxiden mit Oxiden anderer Metalle. Es hat einzigartige magnetische Eigenschaften und eine geringe elektrische Leitfähigkeit. Aus diesem Grund haben Ferrite unter anderen magnetischen Materialien in der Hochfrequenztechnik praktisch keine Konkurrenz. Ferritringe 2000 nm erhöhen die Induktivität des Kabels erheblich (mehrere hundert oder tausend Mal), was die Unterdrückung hochfrequenter Störungen gewährleistet. Dieses Element wird während seiner Herstellung an der Schnur angebracht oder, in zwei Halbkreise geschnitten, unmittelbar nach seiner Herstellung auf den Draht gelegt. FerritDer Filter ist in einem Kunststoffkoffer verpackt. Wenn du es aufschneidest, kannst du ein Stück Metall darin sehen.

Brauche ich einen Ferritfilter? Oder ist das ein weiterer Schwindel?

Computer sind sehr "laute" (elektromagnetisch) Geräte. Das Motherboard in der Systemeinheit kann also mit einer Frequenz von einem Kilohertz schwingen. Die Tastatur verfügt über einen Mikrochip, der ebenfalls mit hoher Frequenz arbeitet. All dies führt zur sogenannten Funkrauscherzeugung in der Nähe des Systems. In den meisten Fällen werden sie beseitigt, indem die Platine mit einem Metallgehäuse vor elektromagnetischen Feldern abgeschirmt wird. Eine weitere Störquelle sind jedoch die Kupferdrähte, die verschiedene Geräte verbinden. Tatsächlich wirken sie wie lange Antennen, die Signale von Kabeln anderer Radio- und Fernsehgeräte aufnehmen und den Betrieb „ihres“Geräts beeinträchtigen. Der Ferritfilter eliminiert elektromagnetisches Rauschen und Rundfunksignale. Diese Elemente wandeln elektromagnetische hochfrequente Schwingungen in thermische Energie um. Deshalb werden sie an den Enden der meisten Kabel installiert.

So wählen Sie den richtigen Ferritfilter aus

Um einen Ferritring mit eigenen Händen am Kabel anzubringen, müssen Sie die Typen dieser Produkte verstehen. Schließlich hängt es von der Art des Drahtes und seiner Dicke ab, welchen Filter (aus welchem Material) Sie verwenden müssen. Beispielsweise erzeugt ein auf einem mehradrigen Kabel (Netzkabel, Datenkabel, Video- oder USB-Schnittstelle) installierter Ring einen sogenannten Gleichtakttransformator in diesem Abschnitt, der durchgehtgegenphasige Signale, die nützliche Informationen tragen, und reflektiert auch Gleichtaktstörungen. In diesem Fall sollte kein absorbierender Ferrit verwendet werden, um eine Störung der Informationsübertragung zu vermeiden, sondern ein höherfrequentes Ferromaterial. Es ist jedoch vorzuziehen, Ferritringe für das Antennenkabel aus einem Material zu wählen, das hochfrequente Störungen ableitet, anstatt sie zurück in die Leitung zu reflektieren. Wie Sie sehen können, kann das falsche Produkt die Leistung Ihres Geräts beeinträchtigen.

Ferritkerne

Dicke Ferritzylinder sind am effizientesten im Umgang mit Interferenzen. Allerdings ist zu bedenken, dass zu voluminöse Filter sehr unbequem in der Handhabung sind und sich die Ergebnisse ihrer Arbeit in der Praxis kaum von etwas kleineren unterscheiden werden. Filter sollten immer die richtige Größe haben: Idealerweise sollte der Innendurchmesser zum Kabel und die Breite zur Breite des Kabelsteckers passen.

Vergessen Sie außerdem nicht, dass nicht nur Ferritfilter gegen Rauschen helfen. Für eine bessere Leitfähigkeit empfiehlt es sich beispielsweise, Kabel mit großem Querschnitt zu verwenden. Bei der Wahl der Kabellänge sollten Sie keinen großen Längenspielraum zwischen den angeschlossenen Geräten lassen. Darüber hinaus kann auch die schlechte Qualität der Verbindung zwischen Kabel und Stecker als Störquelle dienen.

Ferritringe markieren

Die gebräuchlichste Notation für Ferritringe ist wie folgt: K D×d×N, wobei:

- K ist die Abkürzung für "Ring";

- D - Außendurchmesser des Produkts;

- d - Innendurchmesser des Ferritrings;

- H – Filterhöhe.

Zusätzlich zu den Gesamtabmessungen des Produkts wird die Art des ferromagnetischen Materials in der Kennzeichnung verschlüsselt. Ein Beispiel für einen Eintrag könnte so aussehen: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6. Die zweite Hälfte entspricht den Gesamtabmessungen des Rings, und in der ersten ist die anfängliche magnetische Permeabilität verschlüsselt (20 Μ _{i). Zusätzlich zu diesen Parametern gibt jeder Hersteller in der Referenzbeschreibung die kritische Frequenz, die Parameter der Hystereseschleife, den spezifischen Widerstand und die Curie-Temperatur für ein bestimmtes Produkt an.}

Wie sonst werden Ferritringe verwendet

Neben der bekannten Anwendung als Hochfrequenz-Abschirmung werden ferromagnetische Materialien auch zur Herstellung von Transformatoren verwendet. Sie sind häufig in Computernetzteilen zu sehen. Es ist allgemein bekannt, dass der Ferritringtransformator in symmetrischen Mischern sehr effektiv ist. Allerdings weiß nicht jeder, dass es eine Möglichkeit des „Streckens“des Ausgleichs gibt. Diese Modifikation des Transformators ist in der Lage, den Ausgleichsvorgang genauer durchzuführen. Darüber hinaus werden Transformatoren auf Ferritringen häufig verwendet, um die Ausgangs- und Eingangswiderstände der Kaskaden von Transistorgeräten anzupassen. Dabei werden Wirk- und Blindwiderstände transformiert. Dank letzterem kann dieses Gerät verwendet werden, um die Kapazitätsabstimmbereiche zu ändern. Pull-down-Transformatoren funktionieren weit unter 10 MHz.

Schlussfolgerung

An diejenigen, dieWenn Sie sich dafür interessieren, wie Sie einen Ferritring selbst wickeln können, sollten Sie bedenken, dass die durch einen Hochfrequenz-Ferritkern eingeführte Serienimpedanz leicht erhöht werden kann, indem Sie einen Leiter auf ihm mehrere Windungen machen. Wie die Theorie der Elektrotechnik nahelegt, steigt die Impedanz eines solchen Systems mit dem Quadrat der Windungszahl. Dies ist jedoch theoretisch, aber in der Praxis sieht das Bild aufgrund der Nichtlinearität ferromagnetischer Materialien und der darin enth altenen Verluste etwas anders aus.

Ein Windungspaar auf dem Kern erhöht die Impedanz nicht um das Vierfache, sondern etwas weniger. Damit mehrere Windungen in einen Kabelfilter passen, sollte daher ein deutlich größerer Ring gewählt werden. Wenn dies nicht akzeptabel ist und der Draht gleich lang bleiben muss, ist es besser, mehrere Filter zu verwenden.