Anéis de ferrite
(120)Os anéis de ferrite pertencem à família dos filtros de ferrite, também conhecidos como núcleos de ferrite. Estes filtros podem vir em várias formas e tamanhos, incluindo em forma de cilindros com uma abertura ao longo do seu eixo de rotação ou em forma dos referidos anéis. É possível encontrá-los nas extremidades de vários tipos de fios e cabos, por exemplo, ratos de computador, fontes de alimentação de comutação ou cabos USB, por vezes até em ambos os lados, perto dos conectores e, portanto, também perto da entrada e saída de um dispositivo específico.
O princípio de funcionamento dos anéis de ferrite.
Os filtros de ferrite, na sua aceção mais simples, são utilizados para suprimir o ruído de alta frequência em ambas as direções. O seu funcionamento quase não difere do dos estranguladores ou indutores de uso comum. Nas suas aplicações, as ferrites caracterizam-se principalmente pela impedância, mas podem introduzir indiretamente algum tipo de capacitância e resistência no sistema. Aplicadas no caso dos condutores de CA e CC, atuam como um filtro passa-baixo, suprimindo as perturbações de maior frequência e basicamente dissipando a sua energia através da conversão em energia térmica, que depois é devolvida ao meio ambiente. Estas interferências podem ser o resultado, por exemplo, da influência eletromagnética de outro dispositivo ou de um sistema eletrónico situado perto do sinal de saída. Uma situação típica como esta é para fontes de alimentação de comutação, estando associada à especificidade do seu funcionamento e à comutação de correntes com alta frequência. Estas perturbações são as denominadas perturbações eletromagnéticas, ruído EMI (interferência eletromagnética) ou RFI (interferência de radiofrequência). A corrente que circula pelo condutor, segundo a Lei de Ampère, cria um campo magnético à sua volta. Em caso de perturbação de corrente, este campo não é constante e oscila, interagindo com o filtro de ferrite. Isto, por sua vez, suprime as perturbações do sinal elétrico que surgem no condutor.
Em termos simples, à medida que aumenta a frequência da perturbação, aumenta a impedância do condutor em que se monta o núcleo de ferrite. No entanto, esta é apenas uma meia verdade. As ferrites têm características de frequência que mostram os valores de impedância mais altos das frequências de tensão oscilante. Depois de exceder um certo valor de frequência, a sua impedância começa a diminuir novamente. Aquando da seleção do anel de ferrite adequado, é de suma importância escolher o anel com os valores de impedância mais altos para as perturbações que ocorram no nosso sistema. Para os encontrar e, em simultâneo, escolher o filtro adequado, podem ser realizadas experiências e investigações, por exemplo, por meio de uma análise de frequência, também conhecida como análise espectral.
Seleção de anéis de ferrite – A que deve prestar atenção?
Aquando da criação do sistema eletrónico em que queremos utilizar o anel de ferrite, é necessário ter em conta que este aquece. Portanto, é necessário garantir uma refrigeração passiva ou ativa adequada com o uso de circulação de ar forçada, por exemplo, por meio de um ventilador. Um alto valor de corrente e uma interferência de alta frequência não só provocarão a emissão de uma quantidade significativa de calor, como também poderão provocar a saturação do núcleo de ferrite, isto é, uma diminuição da sua indutância em até 90%.
Aplicações dos anéis de ferrite
Os núcleos de ferrite são uma forma simples e económica de aplicar a filtragem de passagem sob uma infraestrutura de cabo já existente, por exemplo, criando um estrangulador ou, por outras palavras, um indutor. No caso de anéis de ferrite, basta enrolar o condutor várias vezes, normalmente de 5 a 7, pelo centro à volta do anel para garantir uma filtragem adequada contra interferências de alta frequência.
Os anéis de ferrite podem ser encontrados nos cabos externos, mas os filtros de ferrite também são muito encontrados dentro de vários dispositivos, por exemplo, em forma de pérolas de ferrite ou estranguladores, como filtros para a alimentação entrante, mas também para filtrar sinais diretamente na PCB, perto de transístores, microprocessadores e outros circuitos integrados, bem como conectores.
O uso de filtros de ferrite também é útil no caso de dispositivos que emitem energia de radiofrequência, pois neste caso o cabo pode comportar-se como uma antena, pelo que o sinal que transmite sofrerá interferências. Este fenómeno pode provocar um comportamento inesperado dos dispositivos alimentados. O mesmo fenómeno também pode ocorrer com os cabos de sinal, que podem causar distorções na comunicação entre circuitos integrados.
Para escolher o anel de ferrite adequado, deve prestar atenção a vários fatores, consoante a aplicação específica, as correntes que circulam pelo condutor, bem como o espaço de que dispõe, por exemplo, na caixa do dispositivo. Deve ter em conta as dimensões do filtro, incluindo o orifício interno, que deve permitir passar várias vezes pelo seu centro um cabo de determinado diâmetro, o material do núcleo, que se traduzirá nas suas características de frequência e fator de indutância. Antes de escolher um núcleo de ferrite em concreto, também vale a pena familiarizar-se com a sua detalhada documentação técnica fornecida pelo fabricante, que contém toda a informação mais importante, juntamente com as características referidas.
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