Каждый из нас видел на шнурах питания или на кабелях согласования электронных устройств небольшие цилиндры. Их можно встретить на самых обычных компьютерных системах, как в офисе, так и дома, на концах проводов, которые соединяют системный блок с клавиатурой, мышью, монитором, принтером, сканером и т. д. Данный элемент носит название "ферритовое кольцо" (или ферритовый фильтр). В этой статье мы разберемся, с какой целью производители компьютерной и высокочастотной техники оснащают свою кабельною продукцию упомянутыми элементами.

Основное назначение

Физические свойства

Феррит является ферромагнетиком, не проводящим электрический ток, то есть по сути это магнитный изолятор. В этом материале не создаются и поэтому он весьма быстро перемагничивается – в такт частоте внешних электромагнитных полей. Это свойство материала является основой для эффективной защиты электронных приборов. Ферритовое кольцо, надетое на кабель, способно создать для синфазных токов большой активный импеданс.

Видео: Как Сделать Преобразователь на Ферритовом кольце Своими Руками

Данный материал образуется из химического соединения оксидов железа с оксидами других металлов. Он обладает уникальными магнитными характеристиками и низкой электропроводностью. Благодаря этому ферриты практически не имеют конкурентов среди иных магнитных материалов в высокочастотной технике. Ферритовые кольца 2000нм значительно увеличивают индуктивность кабеля (в несколько сотен или тысяч раз), что обеспечивает подавление высокочастотных помех. Данный элемент устанавливается на шнур при его производстве либо, разрезанный на две полуокружности, надевается на провод сразу после его изготовления. Ферритовый фильтр упаковывается в пластиковый корпус. Если его разрезать, то можно увидеть внутри кусок металла.

А нужен ли ферритовый фильтр? Или это очередной обман?

Компьютеры являются весьма «шумными» (в электромагнитном плане) приборами. Так, материнская плата внутри системного блока способна осциллировать на частоте одного килогерца. Клавиатура обладает микрочипом, который также работает на высокой частоте. Все это приводит к так называемой генерации радиошумов вблизи системы. В большинстве случаев они устраняются при помощи экранирования платы от электромагнитных полей металлическим корпусом. Однако другой источник шумов – это медные провода, которые соединяют различные устройства. По сути, они действуют как длинные антенны, которые улавливают сигналы от кабелей другой радио- и телевизионной техники, и влияют на работу «своего» прибора. Ферритовый фильтр устраняет электромагнитные шумы и сигналы эфирного вещания. Эти элементы преобразуют электромагнитные высокочастотные колебания в тепловую энергию. Вот поэтому их и устанавливают на концах большинства кабелей.

Видео: Как правильно намотать длинный провод на ферритовое кольцо или тороидальный сердечник трансформатора

Как правильно выбрать ферритовый фильтр

Видео: Ферритовые кольца

Чтобы установить на кабель ферритовое кольцо своими руками, необходимо разбираться в типах этих изделий. Ведь от вида провода и его толщины зависит, какой именно фильтр (из какого материала) потребуется использовать. К примеру, кольцо, установленное на многожильный кабель (шнур питания, передачи данных, видео или USB-интерфейс), создает на этом участке так называемый синфазный трансформатор, пропускающий противофазные сигналы, несущие полезную информацию, а также отражает синфазные помехи. В данном случае следует использовать не поглощающий феррит во избежание нарушения передачи информации, а более высокочастотный ферроматериал. А вот ферритовые кольца на предпочтительнее выбирать из материала, который будет рассеивать высокочастотные помехи, нежели отражать их снова в провод. Как видите, неправильно подобранное изделие способно ухудшить работу вашего прибора.

Ферритовые цилиндры

Наиболее эффективно справляются с помехами толстые ферритовые цилиндры. Однако следует учитывать, что слишком громоздкие фильтры весьма неудобны в использовании, а результаты их работы едва ли на практике будет сильно отличаться от немного меньших по размерам. Всегда следует использовать фильтры оптимальных габаритов: внутренний диаметр в идеале должен совпадать с проводом, а его ширина должна соответствовать ширине разъема кабеля.

Не стоит также забывать, что с шумами помогают бороться не только ферритовые фильтры. Например, для лучшей проводимости рекомендуется использовать кабеля с большим сечением. Выбирая длину шнура, не стоит делать большой запас длины между подключаемыми устройствами. Кроме того, источником помех может служить и плохое качество соединения провода и разъема.

Видео: Как правильно пропитать трансформатор намотанный на ферритовом кольце компаундом эпоксидной смолой

Маркировка ферритовых колец

Наиболее широко распространенный тип записи маркирования ферритовых колец имеет следующий вид: К Д д Н, где:

К – это сокращение от слова «кольцо»;

Д – внешний диаметр изделия;

Д – внутренний диаметр ферритового кольца;

Н – высота фильтра.

Видео: Резка магнита по графитовой дорожке. Как резать магнит. Как разрезать магнит. Как распилить магнит.

Кроме габаритных размеров изделия, в маркировке зашифрован тип ферромагнитного материала. Пример записи может иметь следующий вид: М20ВН-1 К 4х2,5х1,6. Вторая половина соответствует габаритным размерам кольца, а в первой зашифрована начальная (20 &mu- i). Кроме указанных параметров, в справочном описании каждый производитель указывает критическую частоту, параметры удельное сопротивление и температуру Кюри для конкретного изделия.

Как еще используют ферритовые кольца

Кроме общеизвестного применения в качестве высокочастотной защиты, ферромагнитные материалы используются для изготовления трансформаторов. Их часто можно увидеть в техники. Общеизвестно, что трансформатор на ферритовом кольце весьма эффективен в балансных смесителях. Однако не всем известно, что существует возможность «растягивания» балансировки. Данная модификация трансформатора способна выполнять операцию балансирования более точно. Кроме того, широко применяются трансформаторы на ферритовых кольцах для согласования выходных и входных сопротивлений каскадов транзисторных устройств. При этом трансформируются активное и Благодаря последнему это устройство можно применить для изменения диапазонов перестройки емкости. «Растягивающие» трансформаторы хорошо работают при частотах ниже 10 МГц.

Заключение

Тем, кто интересуется, как намотать ферритовое кольцо самостоятельно, следует учитывать, что последовательный импеданс, который вносится высокочастотным ферритовым сердечником, запросто можно увеличить, если сделать на нем несколько витков проводника. Как подсказывает теория электротехники, импеданс подобной системы будет увеличиваться пропорционально квадрату числа витков. Но это в теории, а на практике картина несколько отличается вследствие нелинейности ферромагнитных материалов и потерь в них.

Пара витков на сердечнике увеличивает импеданс не в четыре раза, как должно быть, а немного меньше. В результате для того чтобы несколько витков смогли поместиться в кабельном фильтре, следует выбирать кольцо заведомо большего типоразмера. Если же это неприемлемо, и провод должен оставаться той же длины, лучше применять несколько фильтров.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Рассмотрим как сделать схему преобразователя для питания сверхъяркого светодиода. Такая схема может стать хорошим стартом для практического изучения электроники. На основе этого преобразователя в дальнейшем соберем своими руками несколько интересных и полезных электронных самоделок.

Как сделать преобразователь напряжения своими руками

Первая трудность в сборке схемы это приобретение ферритового кольца. Ферритовые кольца неотъемлемая часть устройств с импульсными источниками питания (компьютеры, телевизоры, мониторы, видеомагнитофоны и т.д.) Найти такую старую или сломанную технику не составит труда. Например, несколько колец можно найти в блоке питания компьютера в дросселях фильтра питания. Дроссели удаляются с платы, обмотки демонтируются освобождая ферритовое кольцо.

Блок питания компьютера

Добытые дроссели

Вторая трудность в сборке схемы это поиск обмоточного провода. Провод также легко доступен, два куска провода в изоляции легко добыть из сетевого интернет кабеля типа UTP, двух проводков длиной 0,5-1 м вполне хватит.

Кусок кабеля UTP

Проводники для намотки

Радиодетали, также выпаиваются из устаревшей или неисправной техники. Необходимо одно сопротивление номиналом 300 Ом — 10 кОм, любой транзистор n-p-n структуры и конечно светодиод. Цоколевку транзистора определяем задав в поисковике запрос «маркировка транзистора datashit». Допустимо установить в схему транзисторы структуры p-n-p, но для этого необходимо будет поменять полярность питания схемы и светодиода.

Сборка тороидального трансформатора показана на видео. Обмотки наматывается своими руками сразу в два провода. Средняя точка формируется соединением начала одной обмотки с концом другой. Смотри фото. Количество витков 10-30 витков.

Намотка проводов

Обмотки трансформатора

Формирование средней точки

Правильно собранная схема начинает работать сразу. Применение тороидального трансформатора, по сравнению со схемой , резко повышает КПД и экономичность схемы преобразователя. Преобразователь запустится даже при подаче напряжения 0,3 вольта(!) и выдаст напряжение для работы светодиода 2,5-3 Вольта. Если есть вопросы — спрашивайте!

Для чего нужны ферритовые кольца на кабелях компьютера и какой от них эффект?

Внутренние и внешние компьютерные кабели могут работать как миниатюрные антенны, поскольку они преобразуют шумы напряжения и тока в электромагнитное излучение.

Ферритовые кольца для плоских и круглых кабелей обеспечивают эффективное подавление шумовых токов до их излучения в виде электромагнитных помех.

Неэкранированные кабели излучают помехи вследствие протекания по их медным проводникам синфазного шума, то есть высокочастотного тока, текущего в одном направлении по всем проводникам кабеля.
Эти токи создают магнитное поле определенной величины и направления.

Кабельные ферриты ослабляют шумовые токи, «захватывая» магнитное поле и рассеивая часть его энергии в виде тепла т.е ферритовый элемент, надетый на проводники кабеля, создает большой активный импеданс для синфазных токов.
Ферриты можно использовать на внутренних силовых кабелях с постоянным или переменным током, и на проводниках, по которым передаются аналоговые и цифровые сигналы.

Производители электронного оборудования используют ферриты для подавления электромагнитных излучений от внешних силовых и сигнальных кабелей системных блоков компьютеров, мониторов, клавиатур, принтеров и других периферийных устройств.

Длинные внешние силовые и сигнальные кабели работают как антенны, эффективно излучая помехи, создаваемые внутри корпуса прибора, во внешнюю среду.
Использование ферритовых изделий позволяет снизить требования к экранированию внешних кабелей и во многих случаях дает возможность снизить их стоимость.

Кабельные ферриты для подавления электромагнитных помех следует выбирать, исходя из конкретной задачи, кабельный феррит должен создавать максимальный последовательный импеданс для частот шумового сигнала.

После выбора материала и приблизительных размеров сердечника создаваемый им последовательный импеданс и эффективность шумоподавления можно оптимизировать путем:

1. Увеличения длины охватываемой ферритом части проводника;
2. Увеличения поперечного сечения ферритового сердечника (особенно для силовых цепей);
3. Выбора сердечника с внутренним диаметром, наиболее близким к внешнему диаметру проводника или кабеля;

В общем, наилучший ферритовый сердечник - самый длинный и толстый из тех, что могут быть размещены на кабеле, с внутренним диаметром, совпадающим с внешним диаметром кабеля.
При установке на гибкие кабели массивные ферритовые сердечники должны быть заключены в термоусадочную трубку или защищены и закреплены на месте другим способом.

Последовательный импеданс, вносимый высокочастотным ферритовым сердечником, можно увеличить, сделав на нем несколько витков проводника.
По теория импеданс увеличивается пропорционально квадрату числа витков.
Однако вследствие нелинейности ферритов и потерь в них два витка на сердечнике увеличат импеданс не в четыре раза, а несколько меньше.

В большинстве случаев феррит должен располагаться максимально близко к источнику помехи, что предотвратит передачу помех через другие элементы конструкции прибора, где их гораздо труднее отфильтровать.

Но для кабелей передачи данных, где проводники входят в экранированный корпус или выходят из него, ферритовые сердечники должны располагаться максимально близко к месту прохода через экран.
Это предотвратит излучение помех проводниками внутри корпуса после фильтра.

Накопительное обновление Windows 10 KB4512941

30 августа 2019 г. Microsoft выпустила накопительное обновление KB4512941 для Windows 10 May 2019 Update (версия 1903) на базе процессоров x64 (amd64) и ARM64, и для Windows Server 2019 (1903) на базе процессоров x64.

Драйвер Game Ready GeForce 436.15 WHQL

Драйвер Game Ready GeForce 436.15 WHQL призван улучшить быстродействие видеокарт Nvidia и обеспечить работу игры Control студии Remedy в режиме трассировки лучей.

Драйвер AMD Radeon Adrenalin 19.8.2 Edition

Radeon Software Adrenalin 2019 Edition 19.8.2 - это второй августовский выпуск графического драйвера, улучшающий производительность в играх Man of Medan и Control.

Другое название: феррит, ферритовая шайба. Эта штука всегда есть на кабеле, идущем от компьютерной видеокарты к монитору – можно посмотреть, как она выглядит. Зачастую она выглядит просто как утолщение на кабеле, поскольку находится под общей изоляцией. Назначение ферритового кольца – уменьшить проникновение в устройство радиочастотных помех по сетевому кабелю.

Например, при ударе молнии вблизи электрических проводов, в них возникает ток, который идет сразу по обоим проводам в устройство, и, пройдя сквозь него, через емкость между корпусом и землей замыкается на землю. Молния – это довольно редкое явление, поэтому в основном такие помехи создает радиопередающая аппаратура, импульсные блоки питания, различные промышленные установки.

В отличие от нормальной передачи энергии, когда по одному проводу ток приходит в нагрузку, а по другому возвращается обратно в источник, высокочастотная (ВЧ) помеха может распространяться сразу по двум проводам (рис. 53).

То есть оба сетевых провода для такой помехи – это как два параллельных прямых провода (или как антенна), а земля – обратный провод. Ситуация усугубляется при заземлении корпуса устройства. Внутри устройства, ток ВЧ помехи распределяется совершенно непредсказуемым образом, при этом он может воздействовать на разные цепи и нарушать их работу. Нацепив ферритовое кольцо на сетевой провод, мы увеличиваем его (провода) индуктивность, а значит и сопротивление на высоких частотах. Поэтому ток помехи станет заметно меньше. Причем важно, что внутри ферритового кольца находятся сразу оба проводника кабеля – в этом случае индуктивность электрической цепи для сетевого напряжения не увеличится и наличие кольца никак не отразится на обычной работе системы.

Кстати, ферритовое кольцо – наверно единственная вещь, которая никогда не приносит вреда, поэтому его применение не ограничено. Более того, такие кольца рекомендуется использовать на всех кабелях, подключаемых к усилителю, как на сетевом, так и на входных и колоночных – в наш век промышленности и радиосвязи они будут весьма полезны.

В продаже есть разрезные ферритовые шайбы, состоящие из двух половинок в корпусе с защелками. Крепить их на кабель очень быстро и удобно.

Источник: Рогов И.Е. Конструирование источников питания звуковых усилителей. – Москва: Инфра- Инженерия, 2011. – 160 с.

Related Posts

Главное преимущество электролитических конденсаторов состоит в их огромной удельной емкости. Но выигрыш в емкости достигнут проигрышем по некоторым другим параметрам. Одним из таких проигрышей является то, что работа электролитических конденсаторов…….

Надежность – вещь, которой никак нельзя пренебрегать! В целом, современные компоненты весьма надежны, но бывают ситуации, когда вследствие неправильного использования, что-то быстро выходит из строя. Обычно каждый элемент имеет некоторый…….

Обычно для тестирования усилителей используется синусоидальный сигнал. Он же зачастую применяется и для измерения максимальной выходной мощности. Реальный музыкальный (и вообще звуковой) сигнал имеет одно важное отличие: он очень динамичный……..