Como um terminador de núcleo de ferrite funciona para reduzir a EMC?

A seguinte pergunta foi feita no superusuário: O que é esse cilindro nos cabos?

Como esse cilindro funciona? Pelo que sei, mesmo que você coloque um em cada extremidade do cabo, qualquer sinal de HF deve passar direto por ele.

Existe um circuito equivalente que mostre os princípios melhor?

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Eu estava assumindo na minha pergunta que o fio passa através de um anel feito de ferrita. É claro que existe outra possibilidade de que ele faça um loop ao redor da ferrita, criando um indutor (muito pequeno, com indutância muito baixa) em série com o cabo. É assim mesmo?

Ferritas reduzem a radiação eletromagnética, reduzindo as correntes de modo comum.

Primeiro, por que reduzir as correntes de modo comum reduz a radiação? Se você tiver dois fios paralelos que transportam correntes iguais e opostas, ou seja, sem correntes de modo comum, a distâncias significativamente maiores que a distância entre os fios, os campos elétrico e magnético criados pelos fios serão cancelados. Portanto, não há campo líquido, portanto não pode haver radiação. Veja a linha de transmissão de chumbo duplo .

Então, como uma ferrita reduz as correntes de modo comum? Mesmo que o fio possa atravessar a ferrita apenas uma vez, ele ainda forma um indutor. Passar o fio pela ferrita mais vezes apenas aumenta a indutância. Você vê isso às vezes:

mas como os cabos envolvidos costumam ser volumosos e difíceis de fazer com máquinas automatizadas, geralmente é mais fácil usar apenas um núcleo maior:

Assim, esquematicamente, um par de fios que passam por uma ferrita se parece com isso:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Olhar Vamos apenas na metade deste isoladamente, apenas um . Qualquer corrente em A induz um campo magnético no núcleo, assim como um indutor comum. Assim, você obtém uma impedância crescente com o aumento da frequência, exatamente como faria com qualquer indutor.

$I_A = -I_B$

Assim, esse arranjo, chamado estrangulamento de modo comum , apresenta uma alta impedância para as correntes no modo comum e uma baixa impedância para as correntes no modo diferencial. A alta impedância do afogador impede o desenvolvimento de correntes significativas no modo comum, e os ferritas para essas aplicações são projetados para serem com perdas, de modo que as tensões no modo comum são principalmente convertidas em calor no núcleo.

Em cabos blindados, a ferrita realiza a mesma coisa, embora de uma maneira ligeiramente diferente. Normalmente, os sinais de alta frequência que viajam em um cabo blindado serão forçados a viajar do lado de fora da blindagem por efeito de pele . No entanto, se houver corrente em uma direção de um condutor dentro da blindagem, a corrente de retorno na blindagem será atraída para a superfície interna da blindagem. Na verdade, é uma gaiola de Faraday , mas, neste caso, estamos impedindo que os campos de dentro saiam, em vez de os de fora entrarem. Veja o cabo coaxial .

No entanto, isso só funciona se houver correntes exatamente iguais e opostas na blindagem e nos condutores nela. Qualquer corrente de blindagem que não seja balanceada pela corrente interna do condutor viajará para fora da blindagem. Se uma ferrita é presa ao redor do cabo, isso forma um indutor. Mas, esse indutor é visto apenas por correntes do lado de fora da blindagem, e essas são as correntes que você não deseja, porque elas existem apenas quando existem correntes no modo comum e são as únicas correntes que têm um campo externo ao cabo e, portanto, o potencial de irradiar.

É um indutor de modo comum - um com um único turno. Sinais diferenciais não são afetados, sinais de modo comum são atenuados.

O material de ferrite usado nessas coisas apresenta uma alta impedância ao ruído de modo comum de alta frequência (MHz e mais), motivo pelo qual geralmente é visto nos cabos de energia CC e nos cabos de fita que transportam sinais de frequência relativamente baixa.