Comment fonctionne une terminaison de fil à noyau de ferrite pour réduire la CEM?

La question suivante a été posée sur le superutilisateur: quel est ce cylindre sur les câbles?

Comment fonctionne ce cylindre? Pour autant que je sache, même si vous en mettez un à chaque extrémité du câble, tout signal HF devrait passer directement devant lui.

Existe-t-il un circuit équivalent qui montre mieux les principes?

ÉDITER

Je supposais dans ma question que le fil passe à travers un anneau en ferrite. Il y a bien sûr l'autre possibilité qu'il boucle autour de la ferrite, créant une inductance (très petite, très faible inductance) en série avec le câble. Est-ce vrai?

Les ferrites réduisent le rayonnement électromagnétique en réduisant les courants de mode commun.

Premièrement, pourquoi la réduction des courants de mode commun réduit-elle le rayonnement? Si vous avez deux fils parallèles qui transportent des courants égaux et opposés, c'est-à-dire aucun courant de mode commun, alors à des distances nettement supérieures à la distance entre les fils, les champs électriques et magnétiques créés par les fils s'annulent. Ainsi, il n'y a pas de champ net, donc il ne peut y avoir de rayonnement. Voir ligne de transmission à deux fils .

Alors, comment une ferrite réduit-elle les courants de mode commun? Même si le fil ne traverse la ferrite qu'une seule fois, il forme toujours un inducteur. Faire passer le fil à travers la ferrite plusieurs fois augmente simplement l'inductance. Vous voyez cela parfois:

mais comme les câbles impliqués sont souvent encombrants et que c'est difficile à faire avec des machines automatisées, il est généralement plus facile d'utiliser simplement un noyau plus gros:

Donc, schématiquement, une paire de fils traversant une ferrite ressemble à ceci:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Soit il suffit de regarder de la moitié de cette manière isolée, juste un . Tout courant dans A induira un champ magnétique dans le noyau, tout comme un inducteur ordinaire. Ainsi, vous obtenez une impédance croissante avec une fréquence croissante, comme vous le feriez avec n'importe quel inducteur.

Il en va de même pour B, isolément. Mais, si , c'est-à-dire que les courants sont égaux et opposés, le champ magnétique induit par chaque courant s'annule exactement dans le noyau. S'il n'y a pas de champ magnétique, alors il n'y a pas d'inductance, et donc pas d'impédance supplémentaire.$I_A = -I_B$

Ainsi, cet agencement, appelé self de mode commun , présente une impédance élevée aux courants de mode commun et une faible impédance aux courants de mode différentiel. La haute impédance de la self empêche les courants de mode commun importants de se développer, et les ferrites pour ces applications sont conçues pour être à perte, de sorte que les tensions de mode commun sont principalement converties en chaleur dans le cœur.

Sur les câbles blindés, la ferrite accomplit la même chose, bien que d'une manière légèrement différente. Habituellement, les signaux haute fréquence voyageant sur un câble blindé seront obligés de voyager à l'extérieur du blindage par effet de peau . Cependant, s'il y a du courant dans une direction d'un conducteur à l'intérieur du blindage, alors le courant de retour sur le blindage sera attiré vers la surface intérieure du blindage. Il s'agit en fait d'une cage de Faraday , mais dans ce cas, nous empêchons les champs de l'intérieur de sortir, plutôt que les champs de l'extérieur. Voir le câble coaxial .

Cependant, cela ne fonctionne que s'il y a des courants exactement égaux et opposés sur le blindage et ses conducteurs. Tout courant de blindage non équilibré par le courant du conducteur interne circulera à l'extérieur du blindage. Si une ferrite est fixée autour du câble, cela forme une inductance. Mais, cette inductance n'est vue que par les courants à l'extérieur du bouclier, et ce sont les courants que vous ne voulez pas, car ils n'existent que lorsqu'il y a des courants de mode commun, et ce sont les seuls courants qui ont un champ externe au câble, et donc le potentiel de rayonnement.

C'est une inductance en mode commun - une avec un seul tour. Les signaux différentiels ne sont pas affectés, les signaux en mode commun sont atténués.

Le matériau ferrite utilisé dans ces choses présente une impédance élevée au bruit de mode commun haute fréquence (MHz et plus), c'est pourquoi on les voit généralement sur des câbles d'alimentation CC et sur des câbles plats transportant des signaux de fréquence relativement basse.