Ferrit Boğumu ve Filtreleme

Devre girişlerinde gürültünün engellenmesi ve sistemin doğru çalışması için birçok filtreleme yöntemleri mevcuttur. Bu yöntemlerden biri olan ferrit filtrelemeyi en çok elektronik cihazların kablolarında görmekteyiz.

A- A+

15.02.2017 tarihli yazı 22956 kez okunmuştur.

Ferrit Boğumu

Ferrit boğumları, en basit şekli ile kablonun ferrit bir çekirdek etrafına sarılmasıdır. Bobin gibi sarmal bir yapısı olmayan bu ferritler, yüksek frekanslarda büyük bir kayba neden olduğu için kablo üzerinden gelecek olan gürültüleri etkin bir şekilde emilmesini sağlar. Kullanılan malzemelerin özelliklerine göre (magnezyum-çinko ve nikel-çinko) filtreleme değerlerinde farklılık meydana gelmektedir.

Ferrit boğumlar, yüksek-Q boğum ve düşük-Q boğum olarak iki şekilde tasarlanmaktadır. Yüksek-Q boğumlar, osilatör ve yüksek rezonans gerektiren uygulamalarda kullanılır. Genel filtrelemelerde düşük-Q boğumu kullanılmaktadır.

SMD Ferrit

Devrelerde kullanılacak filtrelemeler için SMD yapılı ferritler üretilmektedir. SMD ferritler, katmanlar bobin sarmalları şeklinde tasarlanmıştır ve 3 boyutlu bir yapısı vardır. SMD ferritler, yongalar halinde bobin yapılı olarak üretilirler. Kurşun kullanılarak yüksek bir empedans elde edilir. Bu yapı temel olarak monolitik bobin ile aynıdır. Ancak kullanılan ferrit gürültü bastırmaya daha uygundur.

Aşağıdaki grafikte görüldüğü gibi empedans artışı frekans artışı ile doğru orantılıdır. Böylece ferritler seri bağlanarak, alçak geçiren filtre elde edilir. Grafiğe göre frekans değişiklikleri hakkında yorum yapılabilir. Ancak empedans özelliklerini belirleyen ferrit malzemesidir. SMD ferritler, yüksek frekanslarda yüksek bir kayıp ile kullanıldığından ana karakteristik bileşeni dirençtir. Direnç bileşeni olan reaktans(Xl) kayba etkisi yoktur.

Empedans/frekans karakteristiği

►İlginizi Çekebilir: Elektriksel Gürültüyü Durdurmanın 4 Pratik Yolu

Bobin enerjiyi manyetik bir alana, kondansatör ise elektrik alana depolar. Direnç ise üzerinden geçen enerjiyi ısı olarak dağıtır. Ferritler ise, bobinlerin aksine yüksek frekanslarda direnç etkisi gösterir. SMD ferritler ile ferrit nüveli bobinlerin üretim mantığı aynıdır. Aradaki fark ise enerjiyi depolaması değil, filtreleme için kullanılacak ferritlerin daha kayıplı bir durum göstermesidir. Bobin, yüksek frekanslı bir enerjiye maruz kaldığında rezonans ve cılız sesler oluşturur. Bu oluşumlar ciddi sorunlara neden olacağı için ferrit yapılar tercih edilir. Bypass kondansatörleri ile ferritler güç bağlantısında beraber kullanılır. Ferrit üzerinden akan DC akım ile direnç voltaj düşümü oluşturacaktır.

Ferritler, geniş frekans aralığında endüktif özellik gösterir ve kondansatör ile beraber kullanılır. Rezonansı atlamamak gereklidir. Rezonans frekans denklemi ise,

Denkleme göre kapasite arttıkça rezonans frekansının azalacağıdır. Ferrit bobin, yüksek kapasiteli kondansatörden dolayı rezonans frekansında endüktif özellik gösterir. Küçük kapasiteli kullanılması gürültünün artmasına neden olmaz. Kondansatör kullanılması gürültülerin azaltılmasına yardımcı olur. Değişik kapasitedeki kondansatör değerleri ile hesaplama yapılarak uygun değer bulunabilir. Bu hesaplamalar yapılarak sonlu frekans bandında yüksek dirençli uygun ferrit değeri de bulunur. Devredeki küçük voltaj düşümleri önemli değilse küçük değerli bir direnç seri bağlanarak Q faktörü azaltılabilir ve gürültü bastırılmış olur.

►İlginizi Çekebilir: Bobin Nasıl Çalışır?

FBC Filtre

Ferritler, bypass kondansatörler ile beraber kullanılarak alçak geçiren filtre oluşturulmaktadır. FBC filtre endüktif frekans bandında LC filtresini iki kutuplu tepkisine yaklaşır. Daha sonra dirençli empedans, reaktif empedanstan fazla olduğunda RC filtresinin tek kutuplu tepkisine geçer.

Elektronik devreler güç girişinden anlık olarak yüksek akım çekebilmektedirler. FBC filtre, elektrik hatlarındaki yüksek frekanslı gürültüye duyarlı bir devre için potansiyel olarak faydalıdır. Aynı zamanda devrede oluşabilecek gürültüleri de bastırmaya yardımcı olur. Bu şekilde tüm devre üzerinde gürültü bastırılmış olacaktır.

Karışık Sinyal Gücü

Analog ve dijital güç sağlamak için iki doğrusal regülatör ile ayrı ayrı besleme voltajları oluşturmak için kullanılır. Bu durumun uygun olmadığı yerlerde ferrit bobin kullanılarak gürültüsüz güç sağlanır.

Kaynaktan Gürültü Bastırma

Tek bir güç hattının birden fazla devreyi beslediği durumlarda tek tek filtreleme yerine kullanılır. Her iki yanına kondansatör bulunan ferrit boğumu ile filtreleme yapılır. DC/DC devrelerde gürültüye duyarlı ancak büyük miktarda ses üretmeyen analog bileşenler için kullanılır. Yüksek frekanslı gürültülerin azaltılmasına yardımcı olacaktır.

Kaynak:

►allaboutcircuits.com