페라이트 코어의 동작원리

1. 페라이트 코어란

산화철(Fe2O3) 및 니켈, 아연, 망간, 바륨 등과 같은 다른 금속 원소의 작은 부분을 페라이트 코어라고 합니다.

 

 

페라이트 코어는 높은 자기 투과성(즉, 재료의 자속을 쉽게 설정할 수 있는 능력), 고주파에서 낮은 철 손실(와전류 손실 및 히스테리시스 손실) 및 낮은 전기 전도성을 갖습니다. 페라이트 코어는 케이블의 전자 잡음과 공통 모드 전류를 줄이기 위해 케이블에 사용됩니다.

 

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페라이트는 조성에 따라 Mn-Zn 페라이트와 Ni-Zn 페라이트를 갖는다. Mn-Zn 페라이트는 전도성이므로 절연 작업이 필요합니다. Ni-Zn 페라이트는 Mn-Zn 페라이트에 비해 고주파 특성이 우수합니다. 따라서 Ni-Zn 페라이트는 노이즈 감소에 자주 사용됩니다.

 

 

 

 

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2. 페라이트 코어의 사용목적

페라이트 코어는 위 그림과 같이 케이블에 설치됩니다. 페라이트 코어는 케이블을 통한 전자 잡음과 공통 모드 전류를 줄여줍니다. 페라이트 코어는 비디오 신호, 오디오 신호 등과 같은 민감한 전기 신호를 전달하는 케이블에 사용됩니다.

 

이러한 신호는 고주파 의 전자 노이즈 신호에 크게 영향을 받습니다.따라서 케이블의 전자 노이즈를 억제하기 위해 페라이트 코어를 사용해야 합니다. 따라서 페라이트 코어는 고주파 잡음 신호에 대한 필터 역할을 한다고 말할 수 있습니다.

 

 

 

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3. 페라이트 코어의 동작

페라이트 코어는 저주파 노이즈 신호를 차단하고 고주파 노이즈 신호를 흡수하여 전자기 방출(즉, 전자 노이즈)을 억제합니다. 이러한 방식으로 페라이트 코어는 회로의 전자기 간섭을 줄입니다.

 

 

 

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1) 페라이트 코어가 케이블의 노이즈 신호를 줄이는 방법

데이터 신호와 잡음 신호는 케이블 주변에 자기장을 생성합니다. 일반적으로 잡음 신호의 주파수는 데이터 신호보다 상대적으로 높습니다. 따라서 잡음 신호는 고주파의 자속을 생성합니다.

 

이제 케이블에 페라이트 코어를 설치하면 이 고주파 자속이 통과할 수 있는 높은 투과성 경로를 제공합니다. 고주파 자속이 페라이트 코어를 통해 흐를 때 코어 손실로 인해 열 에너지로 변환됩니다. 이러한 방식으로 페라이트 코어는 잡음 신호의 에너지를 소비하여 케이블의 잡음 신호를 줄입니다.

 

페라이트 코어가 있는 인덕터에 전류가 흐르면 페라이트 코어에서 자속이 생성됩니다. 이 과정에서 전기 에너지는 자기 에너지로 변환됩니다. 그러나 전류가 변화하면 자기 에너지는 전자기 유도에 의해 다시 전류로 변환됩니다. 전체 에너지 변환 과정은 완전히 되돌릴 수 없으며 에너지의 일부는 열의 형태로 손실됩니다. 이것은 히스테리시스 손실로 인해 발생합니다. 따라서 도선을 통과하는 잡음 전류의 일부는 자기 손실로 손실됩니다.

 

 

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2) 페라이트 코어가 케이블의 공통 모드 전류를 줄이는 방법

케이블을 통해 흐르는 전류의 일부가 접지, 금속 부품 등과 같은 새로운 경로를 통해 누출되어 케이블을 둘러싸고 전원 공급 장치로 돌아가는 것을 공통 모드 전류라고 합니다. 양극선과 음극선을 통과하는 전류의 방향이 같기 때문에 공통 모드 전류라고 합니다. 실제 회로에서는 공통 모드 전류가 바람직하지 않으므로 제거해야 합니다.

 

공통 모드 전류를 줄이기 위해 인덕터 형태의 페라이트 코어를 사용합니다. 이 인덕터는 전류가 케이블을 통해 흐를 때 코어에 자속을 유도합니다. 이 배열은 공통 모드 전류의 경로에서 주파수가 증가함에 따라 임피던스가 증가합니다(공통 모드 전류는 일반적으로 30MHz 이상의 주파수를 갖기 때문에). 따라서 페라이트 코어가 있는 인덕터의 높은 임피던스(공통 모드 초크라고 함)는 공통 모드 전류를 감소시킵니다.

 

 

 

따라서 공통 모드 초크는 공통 모드 전류에 대해 높은 임피던스를 제공하고 차동 모드 전류에 대해 낮은 임피던스를 제공합니다.

 

 

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4. 페라이트 코어의 장점

다음은 페라이트 코어의 장점입니다.

• 페라이트 코어는 케이블을 통한 고주파 노이즈을 억제할 수 있습니다.
• 페라이트 코어는 의도한 회로에서 더 명확한 신호를 생성하는 데 도움이 됩니다.
• 페라이트 코어는 전자기 간섭에 대한 필터로 작동합니다.
• 페라이트 코어는 고전류에 대한 저항성이 높습니다.
• 페라이트 코어는 광범위한 주파수에서 매우 낮은 와전류 손실을 제공합니다.
• 페라이트 코어는 투과성이 매우 높습니다.