Systemy EPC muszą spełniać wymogi producentów oryginalnego wyposażenia samochodów (OEM) w zakresie EMI, aby nie zakłócać pracy innych urządzeń zamontowanych w pojeździe. Właśnie dlatego wykorzystuje się dławiki, które niwelują zakłócenia i tłumią szumy powstające w wyniku działania urządzenia. Możliwości materiałowe mają kluczowe znaczenie dla zgodności z przepisami EMI i podanymi wartościami docelowymi dotyczącymi przestrzeni i wagi. Podjęto w związku z tym prace badawczo-rozwojowe nad stworzeniem materiału do produkcji rdzeni dławików, których celem jest otrzymanie mniejszych, tańszych i – co najważniejsze – bardziej wydajnych produktów.
W efekcie powstał materiał 7HT wykorzystywany w dławikach serii SC firmy KEMET i innych produktach wykonywanych na specjalne zamówienie. W porównaniu z poprzednią wersją (5HT) zapewnia on o 40% lepsze tłumienie szumów przy tych samych parametrach urządzenia – głównie chodzi tu o jego rozmiar. W zależności od wymagań klientów, firma KEMET jest w stanie dostosować ten parametr do potrzeb konkretnego projektu. Wydajność utrzymuje się przy temperaturze do 150°C, co sprawia, że rozwiązanie to idealnie nadaje się do stosowania na przykład w pojazdach, blisko ich silników, bądź w przetwornicach stałoprądowych wysokiej mocy lub przetwornicach stanowiących elementy układów napędowych.
Dławiki pracujące w trybie wspólnym i różnicowym
Dławik składa się z ferromagnetycznego rdzenia toroidalnego, na który nawinięty jest drut. Zgodnie z prawem indukcyjności elektromagnetycznej Faradaya, przepływ prądu generuje pole magnetyczne, a zdolność jego wytworzenia określa się w Henrach [H]. Każde zmienne pole magnetyczne powoduje powstanie w obwodzie zmiennej siły elektromotorycznej, czyli prądu płynącego w kierunku zaporowym (przeciwnym do pierwotnego). Zakłócenia elektromagnetyczne powodowane przez przełączanie elementów półprzewodnikowych w przypadku wyższej częstotliwości wprowadzają pole magnetyczne i strumień indukcji magnetycznej do materiału, co przekłada się na straty magnetyczne i wzrost temperatury materiału magnetycznego. Energia EMI jest przekształcana w ciepło i filtrowana z linii energetycznych.
W dławikach różnicowych drut nawinięty jest tylko z jednej strony, co sprawia, że niezależnie od kierunku płynącego prądu zakłócenia będą filtrowane przez konwertujący prąd do postaci energii magnetycznej i – w efekcie – ciepła. Mimo że szumy pochłaniane są zarówno na wyższych i niższych zakresach częstotliwości, zasilanie napięciem stałym lub zmiennym generuje ciągłe pole magnetyczne i straty oraz wymaga materiałów o wysokich zdolnościach nasycenia – zazwyczaj stosowane są żelazne rdzenie zasilające i inne materiały o wysokim nasyceniu.
Inaczej wygląda to w dławikach działających w trybie wspólnym – tam zamiast jednej, nawinięte są dwie cewki z przeciwnymi strumieniami indukcji elektromagnetycznej, które wzajemnie się wykluczają. To oznacza, że tylko prąd interferencyjny, prąd wspólny, generuje strumień indukcji magnetycznej i powoduje wzrost ciepła w materiale. Wystarczy, że możliwości nasycenia będą tak wysokie jak prąd interferencyjny. W zależności od charakterystyki zakłóceń, są one opisywane jako zakłócenia asymetryczne, które wymagają dławików pracujących w trybie różnicowym lub kondensatorów Y, oraz zakłócenia symetryczne, które wymagają zastosowania dławików pracujących w trybie wspólnym lub kondensatorów X. Dławiki oferowane przez firmę KEMET w większości działają w trybie wspólnym – idealnie nadają się wszędzie tam, gdzie konieczne jest usuwanie szumów i związanych z nimi zakłóceń elektromagnetycznych. W zależności od produktu, zachowanie różnicowe (upływy) dławika pracującego w trybie wspólnym może być wykorzystane do zaprojektowania dławików trybu podwójnego, które łączą w sobie oba rodzaje zachowań tłumiących. Dzięki zastosowaniu materiału 7HT ich skuteczność znacznie wzrasta, a rozmiar maleje.
Przenikalność magnetyczna materiału ferrytowego
Celem uzyskania skutecznej redukcji szumów, istotne jest, aby wybrać materiał zgodnie z docelowym pasmem częstotliwości. W zależności od jego przenikalności magnetycznej, określony materiał ferrytowy będzie skuteczny w pewnym paśmie częstotliwości. Materiały cynkowo-manganowe charakteryzujące się wyższą przenikalnością magnetyczną są skuteczne w niższym zakresie częstotliwości, a z kolei materiały cynkowo-niklowe o niższej przenikalności magnetycznej lepiej sprawdzają się na wyższych zakresach częstotliwości.
Warunki otoczenia a działanie dławika
Dużą zaletą dławików z rdzeniem wykonanym z materiału 7HT jest możliwość pracy przy dużym obciążeniu prądowym (nawet do 25 amperów). Warunki pracy takiego dławika są określone przez:
- maksymalną temperaturę otoczenia (w naszym przypadku jest to 150°C)
- wymagania dotyczące izolacji ze względu na napięcie zasilania i wymagania dot. OEM
- skoki temperatury spowodowane utratą mocy dławika
Dławiki z rdzeniem wykonanym z materiału 7HT są mniejsze od tych z rdzeniem z 5HT, przez co są bardziej narażone na działanie warunków środowiskowych. Dławiki z serii SC dostępne w ofercie firmy KEMET mogą zostać dostosowane do konkretnych potrzeb użytkownika. Znacznie ułatwia to szersze stosowanie w trudnych warunkach pracy, jak choćby w układach silnikowych. Do zastosowań motoryzacyjnych dławiki z tych serii dostępne są wyłącznie w wersji dostosowanej do indywidualnych potrzeb klienta. Aby projekty i koszty prac rozwojowych były przystępne cenowo dla klientów, prace nad indywidualnymi projektami wiążą się z pewnymi warunkami ilościowymi. Więcej informacji na temat dławików marki KEMET można znaleźć na stronie dystrybutora – tme.eu.
