القاگرهای مهره‌ای فریت

بسیاری از چیزها با چشم غیرمسلح ما قابل رؤیت نیستند. چیزهایی مانند جریان الکتریسیته یا میدان‌های مغناطیسی که القا می‌کند با چشم دیده نمی‌شوند، اما توسط وسایل الکترونیکی اطراف حس می‌شوند. از وسایل الکترونیکی مانند لپ‌تاپ‌ها و سیستم‌های صوتی گرفته تا شارژرهای آن‌ها، همه دارای مدارهای الکتریکی داخلی هستند که نویز الکترونیکی با فرکانس بالا تولید می‌کنند.

اما اگر این نویز در اطراف ما وجود دارد، چرا ما چیزی از آن نمی‌شنویم؟ می‌توان بابت این موضوع از القاگرهای مهره‌ای فریت (یا سلف‌های مهره‌ای فریت) تشکر کرد.

القاگرهای مهره‌ای فریت چه هستند؟

القاگرهای مهره‌ای فریت که معمولاً در کاربردهایی شامل انرژی فرکانس رادیویی ($\text{RF}$RF) استفاده می‌شوند، گاهی شبیه القاگرهای حلقوی (toroidal inductors) به نظر می‌رسند و در فرکانس‌های پایین، ضریب کیفیت ($\text{Q}$Q) بالایی دارند.

القاگر مهره‌ای فریت یک هسته پسیو (اجزای غیرفعال) است که در هر انتها دارای چند پایانه (ترمینال) و یک سیم‌پیچ (کویل) پیچیده شده است. این قطعه از هسته‌های فریت ساخته شده و برای دور نگه داشتن سیگنال‌های با فرکانس بالا که می‌توانند در مدار الکتریکی تداخل ایجاد کنند، استفاده می‌شود. این القاگر دارای اندوکتانس بالا (خودالقایی بالا)، نفوذپذیری مغناطیسی بالا، استحکام دی‌الکتریک عالی همراه با تلفات جریان گردابی (Eddy Current) پایین است و محدوده‌ای از فرکانس‌ها را پوشش می‌دهد. برای بهره‌مندی کامل از خواص آن، باید القاگر مناسب را برای فرکانس خاص انتخاب کنید.

القاگرهای مهره‌ای فریت به دلیل مجموعه‌ای از ویژگی‌ها در موقعیت‌های بسیاری به کار می‌روند. در اینجا به برخی از مهم‌ترین آن‌ها اشاره می‌شود:

سرکوب تداخل الکترومغناطیسی ($\text{EMI}$EMI)

این القاگرها در جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی ($\text{EMI}$EMI) چه از دستگاه و چه به سمت آن، مؤثر هستند. این یک نوع فیلتر (صافی) ساده و مؤثر است که از خروج انرژی فرکانس رادیویی ($\text{RF}$RF) از کابل رسانا جلوگیری می‌کند. این فیلترها همچنین مانع از این می‌شوند که کابل‌ها مانند یک آنتن عمل کرده و این انرژی را از وسایل الکتریکی اطراف دریافت کنند.

سرکوب نویز (نویز زدایی)

نویز الکتریکی با حضور القاگرهای مهره‌ای فریت به گذشته می‌پیوندد. همراه با سرکوب $\text{EMI}$EMI، این القاگرها به دلیل امپدانس مقاومتی (Resistive Impedance) خود در سرکوب نویز فرکانس بالا ناشی از مدارهای الکتریکی نیز موفق هستند. این نویزها به طور مؤثری به صورت تلفات مقاومتی (Resistive Losses) دفع می‌شوند، که تضمین می‌کند نویز در سیستم منعکس نشده و مشکل‌ساز نشود.

عملکرد در فرکانس‌های متوسط و بالا

القاگرهای مهره‌ای فریت می‌توانند در فرکانس‌های متوسط و بالا (از چند مگاهرتز تا گیگاهرتز) کار کنند. در محدوده فرکانس پایین، این القاگرها به طور عادی رفتار کرده و اندوکتانس میلی (micro inductance) ارائه می‌دهند، در حالی که در فرکانس‌های بالاتر، اندوکتانس اصلی (Primary Inductance) خود را آزاد می‌کنند.

نصب آسان

القاگرهای مهره‌ای فریت نسبتاً کوچک هستند. این ویژگی نصب آن‌ها را در مدارهای موجودی که نیاز به فیلتر کردن سیگنال‌های ناخواسته دارند، آسان می‌سازد. می‌توان آن‌ها را مستقیماً متصل کرد یا سیم‌ها را برای فیلتر شدن از میان مهره عبور داد.

کاربردهای رایج

منابع تغذیه سوئیچینگ ($\text{SMPS}$SMPS) و شارژرها

منابع تغذیه مدرن با فرکانس‌های بالا کار می‌کنند و شامل پالس‌های انرژی هستند که می‌توانند منبعی برای جهش‌های $\text{EMI}$EMI یا $\text{RF}$RF باشند. با استفاده از القاگرهای مهره‌ای فریت، شارژرها و $\text{SMPS}$SMPS این اختلال را در محدوده‌های قابل تحمل نگه می‌دارند.

وسایل الکترونیکی

لوازم الکترونیکی امروزی دارای مدارهای پیچیده متعددی در داخل خود هستند. تداخل $\text{EMI}$EMI بین این مدارها می‌تواند باعث از کار افتادن کامل دستگاه شود. القاگرهای مهره‌ای فریت نه تنها این مشکل را حل می‌کنند، بلکه تضمین می‌کنند که نویز الکتریکی به یک مسئله تبدیل نشود.

هنگامی که به درستی و با در نظر گرفتن چند احتیاط استفاده شوند، القاگرهای مهره‌ای فریت می‌توانند راه‌حل کاملی در کاربردهای امروزی به عنوان بازدارنده‌ای در برابر سیگنال‌های ناخواسته باشند. هزینه کم و اندازه آن‌ها به تنوع‌پذیری استفاده از آن‌ها در مدارهای متعدد می‌افزاید. توانایی‌های این القاگرها به اندازه ماده پایه آن‌ها یعنی فریت، عالی است.