Trefwoorden

 

EMC-model

Ferriet gedrag

Ferriet soorten

Combinaties

EMC hulpstuk

Vermogen

Kleuren

 

Ferriet in EMC toepassingen

(Eerder gepubliceerd in Electron #8, 2005)

 

 

Inleiding

 

De aanleiding voor dit stukje ligt als altijd voor de hand en dicht bij huis.

Ik mag af en toe graag actief zijn op de HF-amateurbanden en vond het daarom niet leuk toen onlangs een groot deel van het frequentie spectrum beneden de 10 MHz onbruikbaar was vanwege een hoog ruis niveau (tot S9+). In zo'n geval steek je natuurlijk eerst de hand in eigen boezem. Zoals beschreven in "Automatische acculader en noodstroom voorziening", beschik ik over zo'n faciliteit en daarom was het gemakkelijk om even de hoofdschakelaar van het elektriciteitsnet om te gooien om een scheiding te maken tussen zelf geproduceerde storing en storing van buiten (niet te lang uitschakelen; denk om de verwarming, koelkast en diepvries). Deze proef wees in de richting van zelfvervuiling en d.m.v. het successievelijk weer aanschakelen van de verschillende spanningsgroepen kwam ik al gauw op het storende systeem.

 

Nu de storing gelokaliseerd was, kwam de aanpak van deze stoorbron aan de orde. Zoals vaker in praktische situaties kwam een (metalen) afscherming niet in aanmerking (de stoorbron bleek het 'docking-station' van een lap-top computer) en moesten andere 'dempende' maatregelen worden genomen. Het gebruik van ferriet materiaal ligt dan voor de hand.            

 

 

Electro-Magnetische Compatibiliteit

 

In andere artikelen schrijf ik over de eigenschappen van ferriet materialen in algemene toepassingen, zie o.a. "Ferrieten in HF-toepassingen, Inleiding". Voor meer specifieke zaken loont het de moeite om nogmaals naar deze algemene eigenschappen te kijken en deze wat verder uit te werken, in dit geval voor EMC toepassingen.

 

De term EMC (van Electro-Magnetische Compatibiliteit, in het Nederlands E-M verenigbaarheid) staat voor het hele gebied van toepassingen, waarbij systemen elkaar (ongewenst!) electro-magnetisch beïnvloeden. Dit betekent dat er voor zo'n ongewenste beïnvloeding dus steeds twee zaken aan de orde zijn: een systeem dat (ongewenst) wordt beïnvloed (gevoelig is voor ongewenste instraling) en een systeem dat een ander systeem ongewenst beïnvloedt (lees: 'stoort').

Een goed verhaal over enkele EMC aspecten heeft al eerder in Electron gestaan van de hand van de heer vd Laan (zie Electron 10 en 11 - '04; Afscherming). In dit artikel komt naar voren dat ongewenste beïnvloeding kan worden voorkomen als er voldoende demping wordt aangebracht in de (stoor-)signaalweg tussen de (stoor-)bron en (gestoorde-)ontvanger.

 

Een model van zo'n EMC systeem vinden we in figuur 1. We kunnen ons voorstellen dat de 'signaalweg' door de 'lucht' gaat en dat de 'demping' bestaat uit een kooi van Faraday rondom de ontvanger. We kunnen ons ook voorstellen dat de stoorbron een schakelende voeding is, en dat de 'signaalweg' bestaat uit een 'directe' verbinding naar het gestoorde systeem (b.v. een HF-ontvanger) via de netaansluiting. Waarschijnlijker is echter dat de 'storing' door de schakelende voeding  op het net wordt gezet en vervolgens door het net (als antenne) weer wordt uitgestraald en dat onze HF ontvanger dit weer via de antenne naar binnen krijgt. In dit laatste geval komt de storing wellicht langs twee wegen de ontvanger in en wordt het 'plaatje' wat gecompliceerder. In het algemeen geldt echter, dat we de storing het best bij de 'bron' kunnen aanpakken.

In ons laatste voorbeeld brengen we de demping dus aan bij de schakelende voeding en voorkomen daarmee de transmissie van het stoorsignaal via de directe weg (via het elektriciteitsnet), en via de indirecte weg (elektriciteitsnet als antenne).  

 

 

 

 

In alle gevallen speelt echter de demping van het stoorsignaal een belangrijke rol.

In dit verhaaltje wilde ik daarom vooral de dempende werking van ferriet materialen, in een signaalweg die via geleiding tot stand komt, eens nader bekijken. Bij deze beschouwing moeten we ons er van bewust zijn dat er steeds twee factoren van belang zijn, die samen het begrip 'demping' opleveren: de impedantie in de signaalweg en de ingangsimpedantie van het gestoorde systeem waarop het stoorsignaal wordt ontvangen. Samen vormen deze een 'spanningsdeler' die uiteindelijk bepaalt hoeveel (stoor-)signaal op het ontvangende systeem over blijft. De fase van dit stoorsignaal t.o.v. het signaal aan de stoorbron doet hierbij natuurlijk niet ter zake. Het doet er daarom ook niet toe of de impedantie in de signaalweg ter onderdrukking van deze storing wordt gevormd door een zuivere reactantie (spoel, condensator) of door een (verlies-)weerstand; zolang deze impedantie hoog is t.o.v. de  impedantie aan het gestoorde systeem houden we hierop weinig (stoor-)signaal over en is de 'demping' dus effectief.  

 

 

Ferriet eigenschappen

 

Zoals wellicht bekend is, passen we ferriet materialen vooral toe omdat deze E-M veld concentrerende eigenschappen vertonen, d.w.z. dat de veldlijnen 'liever' door deze materialen gaan dan daar buiten (we zeggen: dit materiaal heeft een hoge permeabiliteit, μ). Een spoel op dergelijk materiaal gewonden heeft daarom ook een veel hogere zelfinductie (en dus ook hogere impedantie) dan wanneer de spoel 'op lucht' was gewikkeld. Deze 'veld concentrerende' eigenschap is echter frequentie afhankelijk zoals we kunnen zien in de doorgetrokken curve (μs') van figuur 2: E-M eigenschappen van het ferriet materiaal 4A11.

 

 

 

figuur 2: E-M eigenschappen van het ferriet materiaal 4A11

 
 

 

 

 

 


Bij frequenties lager dan 100 kHz heeft deze μs' een constante waarde van ca 700, die oploopt tot ca 900 bij ca 2 MHz. Daarna valt de curve snel af  en heeft μs' nog maar een waarde van ca 50 bij een frequentie van 40 MHz. Als we op dit materiaal een spoel gemaakt zouden hebben die bij 100 kHz een zelfinductie vertoonde van L = 100 μH, met een impedantie (Zl = 2 . p . f . L) van 62,8 Ohm, dan vertoonde deze spoel een zelfinductie van 129 μH op 2 MHz (met een impedantie van 1621 Ohm) en 7 μH op 40 MHz (impedantie is 1729 Ohm).

Hiermee is het 'verhaal' nog niet helemaal compleet. In figuur 2 vinden we ook een (gestreepte) curve voor μs"; dit is een maat voor de materiaal verliezen. We zien dat deze verliezen bij lage frequenties heel erg klein zijn, toenemen bij hogere frequenties om daarna weer af te nemen.

 

De curven voor μs' en μs" worden doorgaans gegeven door de fabrikant van het materiaal en zijn als in figuur 2 terug te vinden in de boeken.

 

Zoals we al zagen in de eerder genoemde artikelenserie over Ferrieten in de HF techniek, moeten we curven voor μs' en μs" vectorieel bij elkaar optellen om de totale impedantie te kunnen berekenen. (vectorieel optellen: wortel uit de som van de kwadraten van de waarden op elke frequentie). We vinden deze 'optelling' in figuur 2 als de gestippelde curve μc. We zien duidelijk dat de grafiek voor μc een piek vertoont in de buurt waar ook μs' en μs"  hun maximum hebben. Deze μc piek wordt de ferri-magnetische resonantie genoemd; we zullen deze piek verderop nog tegenkomen bij de dempingmetingen van de diverse ferriet materialen.

 

Op het ferri-magnetische resonantie punt zijn de spoel 'verliezen' dus even groot als de reactantie van de spoel ('Q' = 1) en is het materiaal al lang niet meer bruikbaar voor afstemspoel kern of voor gebruik in een flux transformator (te veel verliezen). Voor 'dempingdoeleinden' maakt het echter niet uit hoe de impedantie is samengesteld, zolang deze maar hoog is. De totale impedantie van de eerder berekende 'spoel' dienen we nu opnieuw te berekenen voor deze samengestelde waarde μc en we vinden: Zl = 62,8 Ohm op 100 kHz, 1,7 kOhm op 2 MHz en 10,5 kOhm op 40 MHz.

 

We zien hiermee, dat hoewel de totale waarde van de permeabiliteit, μs', en de complexe permeabiliteit μs", afnemen met de frequentie, de totale impedantie van een spoel op dit materiaal blijft toenemen bij toenemende frequentie. En een hoge impedantie is juist wat we zoeken als we een grote demping willen realiseren!

 

 

Een theoretisch sommetje

 

Laten we de eerder gevonden impedantie waarden eens toepassen op het algemene EMC model. We veronderstellen even in dit voorbeeld dat de impedantie op de 'gestoorde' ingang 50 Ohm bedraagt en dat de berekende 'spoel' het andere deel van de demping in de signaalweg vormt, zie figuur 3: EMC rekenmodel. 

 

 

 

 

 

Noemen we de stoorspanning Us, en de spanning op de gestoorde ingang Ui, dan berekenen  we de effectieve demping van de 'stoor'-signaalweg met:

 

Us / Ui =  |50 + ZL| / 50                                      (demping is de omgekeerde spanningsdeling)

 

De eerste term stelt de absolute waarde voor, weer te vinden als de wortel uit de som van de kwadraten van de termen. Als een van de termen uit deze 'absolute som' meer dan drie maal zo groot is als de andere, maken we maar een kleine fout als we alleen met de grootste rekenen en wordt de deling erg eenvoudig.

 

Met de waarden van de 'spoel' uit het eerdere voorbeeld vinden we dan een demping van 1,6 x op 100 kHz, 38,5 x op 2 MHz en 208 x op 40 MHz. We berekenen deze dempingen graag in decibel (dB, 20log(Us / Ui)) en vinden dan respectievelijk 4,1 dB op 100 kHz, 30,6 dB op 2 MHz en 46,4 dB op 40 MHz. Deze waarden betekenen bijvoorbeeld, dat als een schakelende voeding zoveel storing op het elektriciteitsnet zet, dat dit na uitstraling en ontvangst op onze HF ontvanger een signaal van 50 μV op 2 MHz. (S9) produceert, we na tussenschakeling van deze 'dempingspoel' nog maar 1,5 μV (S4) aan stoorspanning op de antenne zouden overhouden. Een dergelijke demping is bij veel storingsproblemen al vaak voldoende.

 

 

Enige metingen aan ferriet ringen

 

Nu we gezien hebben hoe de theorie in elkaar zit, gaan we eens kijken hoe e.e.a. in de praktijk uitvalt. Van verschillende soorten ferrietringen, van de bekende afmetingen met een buitenmaat van 36 mm., heb ik gemeten hoe de demping er uit ziet als functie van de frequentie. Hiervoor heb ik een HP network analyser van het type 3577A gebruikt met een ingangs-impedantie van 50 Ohm. Bij deze metingen bestaat de 'spoel' steeds uit een directe verbinding tussen de generator en de ingang van de analyser, waarover een ringkern van het genoemde materiaal werd geschoven (één-winding spoel). Ik vind dan de grafiek van figuur 4: Demping van diverse ferriet materialen.

 

 

 

 

 

In de grafiek zien we een aantal opvallende zaken.

Kijken we eerst naar de curve voor 3E5 materiaal. Dit materiaal heeft volgens de boeken een hoge initiële permeabiliteit (μi = 12000) en is vooral bedoeld voor toepassing op lagere frequenties. We zien dat het materiaal zijn grootste demping bereikt op ca 700 kHz (ferri-magnetische resonantie), om daarna weer af te vallen. Toch heeft ditzelfde laagfrequente materiaal op 20 MHz. nog steeds een dempende werking die ongeveer de helft is van de maximaal haalbare, en 'werkt' dus nog steeds bevredigend voor storingsonderdrukking.

 

Uit de grafiek leren we verder dat het betere materiaal voor EMC doeleinden in het lagere HF gebied vanaf 1 MHz. het type 3C11 is, maar dat 3E25 er ook mag zijn.

 

Het beste EMC materiaal voor het hogere HF gebied blijkt het type 4A11 te zijn, dat zelfs bij 50 MHz nog niet zijn maximale demping heeft bereikt. Indien dit materiaal moeilijk verkrijgbaar blijkt, is 3F4 een goede vervanger. Een andere materiaal dat veel lijkt op 4A11 is het type 43 van de Amerikaanse firma Fair-Rite. Ook dit materiaal wordt hier en daar wel aangeboden.

 

Een beetje tot mijn verrassing blijkt het bekende 4C65 niet erg bruikbaar als dempingmateriaal voor de HF banden; de dempende werking begint pas vanaf ca 25 MHz interessant te worden.

 

Het oude (maar nog steeds bekende) 3E1 materiaal wordt door de fabrikant niet meer aangeraden voor nieuwe ontwerpen. Toch blijkt ook dit een goede dempende werking te vertonen hoewel de maximale waarde wat 'laat' wordt bereikt t.o.v. de moderne ferrieten.

 

Bij het eerder genoemde 3E5 materiaal zagen we het al; hoewel de hogere-μ materialen voornamelijk bedoeld zijn voor de lagere frequenties, vertonen deze een bruikbare dempende werking over een groot frequentie gebied dankzij de ver doorlopende grafiek van de materiaal verliezen. Ook voor het 3E1 materiaal geldt daarom dat dit wellicht is verouderd maar indien nog aanwezig in de 'junk-box', nog goed ingezet kan worden voor 'EMC' toepassingen.

 

 

Metingen aan combinaties van ferrietringen

 

Met de kennis van de voorgaande metingen (niet alle onderzochte materialen zijn weergegeven) heb ik gezocht naar een goede combinatie van materialen voor maximale demping over het hele HF gebied. Ik heb daarvoor weer dezelfde opstelling gekozen als bij de vorige metingen, maar nu steeds een combinatie van twee materialen onderzocht. De resultaten vinden we in figuur 5: Demping van combinatie van ferriet materialen

 

 

 

 

In figuur 5 valt allereerst op dat de combinatie met het 4C65 materiaal helemaal niet zo gunstig is (zie 3E1 + 4C65) en zelfs een 'dal' vertoont in een groot deel van het HF spectrum. Zelfs de combinatie met twee laagfrequent materialen (3E25 + 3E25) vertoont over een groot frequentie gebied een duidelijk hogere demping.

We mogen hieruit concluderen, dat de bekende combinatie van een groene en paarse kern voor EMC doeleinden helemaal niet zo optimaal is. Het is daarom wonderlijk dat we dit toch nog vaak toegepast zien.

 

De meest optimale combinatie voor een zo breed mogelijk frequentiegebied blijkt die met 3C11 + 4A11, waarbij de combinatie 3E25 + 4A11 als goede tweede eindigt. Als het 4A11 materiaal minder goed te krijgen is, lijkt een combinatie van 3C11 of 3E25 met 3F4 of type '43' van Fair-Rite ook effectief voor een groot deel van het HF gebied, d.w.z. tussen 1 en 30 MHz.

 

Hoewel niet getoond in deze grafiek, is het 3E25 materiaal voor nog hogere frequenties minder geschikt omdat dit in het gebied rond 100 MHz minder goed voldoet; een combinatie met het 3C11 materiaal is daarom optimaal voor een zo groot mogelijk effectief bereik. 

 

 

Een (net-)spanningsfilter

 

Als laatste heb ik een common-mode filter gemaakt voor (EMC-)testdoeleinden. Zo'n filter bestaat uit een aantal windingen met elektriciteitssnoer om een combinatie van ferrietkernen en is handig bij het zoeken naar / elimineren van EMC problemen. De (net-)stroom loopt heen door de ene geleider, en terug door de andere (differential-mode) en heeft dus geen 'last' van de kernen. De (stoor-) spanning die op één, of beide draden tegelijk staat (common-mode) wordt effectief door het filter tegen gehouden.

 

Het blijkt dat een 'standaard' type 3-aderig snoer zo'n zeven maal door het gat van een 36 mm. ringkern heen gaat. Natuurlijk gebruiken we 3-aderig snoer want de (veiligheids)aarde willen we niet missen. Voorzien we zo'n combinatie van een netsteker en contrasteker dan ontstaat een handig, en snel toepasbaar stukje 'EMC hulpmiddel'.  Het effect van zo'n 'common-mode' filter vinden we in figuur 6: Common-mode netfilters.

 

 

 

 

 

 In figuur 6 zien we dat de 7 windingen met 3-aderig netsnoer op de ringkern combinatie 3C11+4A11 een mooie, constante demping van ca 25 dB geeft tussen 0,5 en 30 MHz. (getrokken curve). Een opvallend verschil met figuur 5 is echter, dat de curve voor 3C11 + 4A11 in figuur 6 gaat dalen vanaf ongeveer 30 MHz, terwijl deze op dezelfde frequentie in figuur 5 nog steeds blijft stijgen. De oorzaak hiervan moet gezocht worden in de parasitaire capaciteit.

 

In figuur 5 bestond de 'spoel' uit een rechte draad terwijl de 'spoel' in figuur 6 bestaat uit zeven windingen die de ruimte precies opvullen. Tussen en over deze windingen ontstaat nu een parasitaire parallelcapaciteit, die niet eens zo groot hoeft te zijn om dit effect op te leveren. Reken even mee: voor een demping van 25 dB = 17,8 x (re 50 Ohm) , moet de impedantie van de filterspoel een waarde hebben van Zl = 17,8 x 50 = 889 Ohm. Een parasitaire capaciteit hoeft op 25 MHz maar een waarde te hebben van 7,2 pF om deze zelfde impedantie te bereiken en zo weinig (parasitaire) capaciteit staat natuurlijk al gauw parallel aan het filter bij deze (stevig gewikkelde) spoel.

 

Ter vergelijking heb ik eenzelfde spoel gemaakt, maar nu op de combinatie 3E1+4C65. We zien dat deze op elke frequentie minder demping heeft als de eerdere combinatie, waarbij het verschil rond 10 MHz. zelfs meer dan 6 dB bedraagt (factor 2). Op het moment dat het 4C65 materiaal effectief begint te worden (boven 20 MHz.) is het weer dezelfde parasitaire capaciteit die roet in het eten gooit. Ook hieruit blijkt weer dat een combinatie met 4C65 niet effectief is.

 

Als volgende heb ik zo'n zelfde common-mode filter gemaakt, nu met stevig 'tweelingsnoer', (buitenmaat 2,5 mm.) waardoor er tien windingen op de twee kernen passen (de gestippelde curve). We zien dat de demping over een groot gebied is toegenomen met zo'n 6 dB, maar dat daarom ook het effect van de parasitaire capaciteit eerder merkbaar wordt: de curve begint nu al af te vallen bij ca 15 MHz. Ter vermindering van deze parasitaire capaciteit heb ik nog een proef gedaan door na vijf windingen door de kernen, 'schuin' over te steken en daarna in de omgekeerde richting nogmaals vijf windingen te leggen; het begin en einde van de spoel (de punten met het grootste spanningsverschil) komen op deze wijze een halve omtrek uit elkaar te liggen. Het effect blijkt echter iets slechter te zijn, waarschijnlijk omdat de totale capaciteit nog wat is toegenomen door de veranderde spanningsverdeling.

 

De beste resultaten (weergegeven) werden bereikt door de windingen aan de binnenzijde iets te laten overlappen, waardoor er  maximale ruimte ontstond tussen begin en einde van de 'spoel'. Met dit tien-windingen filter 'ruilen' we ca 6 dB over het grootste deel van de HF banden voor 1,9 dB bij 30 MHz. t.o.v. de oplossing met 7 windingen. Ook nu moeten we steeds opletten dat het ingaande snoer uit de buurt blijft van de uitgaande verbinding; een beetje extra capaciteit is al gauw voldoende voor verminderde demping bij de hoogste frequenties. 

 

Uit alle voorgaande proeven kunnen we de conclusie trekken dat een optimaal common-mode netfilter voor het totale HF gebied bestaat uit:

- een combinatie met ferrietringen 3C11 en 4A11

- maximaal 10 windingen tweelingsnoer (ter vergroting van de wikkelruimte), met een aparte draad voor de (veiligheids-) aarde.

en dat zo'n filter over de hele HF band ca 30 dB demping zal geven.

 

Op foto 1: Common-mode filter voor EMC test, zien we alle genoemde overwegingen toegepast op het geconstrueerde EMC 'hulpstuk'.

 

 

 

Foto 1: Common-mode filter voor EMC test

 

 

Om een idee te krijgen wat de maximaal haalbare demping zou kunnen zijn, heb ik ook een  'ingeblikt' netfilter gemeten zoals we dat soms aantreffen bij hoogwaardige apparatuur. In zo'n filter worden naast spoelen ook condensatoren toegepast (vaak in een p-configuratie) waardoor het dempende effect nog veel groter kan worden. In dit geval betrof het een los filter van het merk Corcom van al weer enige jaren oud (niet de laatste stand van de techniek) dat in 'volume' te vergelijken was met het common-mode filter met de twee ferriet kernen. Uit figuur 7 blijkt dat zo'n speciaal netfilter een nog veel grotere demping kan leveren dan de beste combinatie van kernen, maar dat ook hier de interne parasitaire capaciteiten uiteindelijk de effectiviteit van de demping zullen verminderen.

 

 

 

 

 

Let er op dat zo'n speciaal netfilter pas effectief kan zijn als de aardaansluiting met een zo kort mogelijke draad aan de 'kast' ligt (afscherming). Verder moet ook de verbinding met de netaansluiting zo kort mogelijk zijn (tegen de eerder genoemde parasitaire capaciteit). Om deze redenen wordt een goed netfilter vaak als één geheel met de netaansluiting geleverd met de metalen buitenkant meteen aan de kast.

 

 

Demping en transmissielijn transformator

 

Het is aardig om ook nog even een parallel te trekken met de transmissielijn transformatoren (zie eerder genoemde artikelenserie: "Ferrieten in de HF techniek"). Ook hier is het belangrijk om een zo hoog mogelijke demping te verzorgen tussen de 'ingang' en 'uitgang' van elk van de transmissielijnen in zo'n trafo. Alles wat hiervoor vertelt is over 'demping' in zijn algemeenheid en voor EMC doeleinden, geldt ook voor de demping in zo'n transmissielijn trafo, waarmee we dus ervaren dat een goede en breedbandige trafo gemaakt kan worden m.b.v. niet-zo-hoog-frequent ferriet materiaal, zolang de totale demping maar groot genoeg is (en blijft).  Daarmee is een transmissielijn transformator (in zijn eenvoudigste vorm b.v. de mantelstroom 'smoorspoel') in principe gemakkelijker breedbandig te maken dan een op fluxkoppeling gebaseerde transformator (zoals b.v. de trifilaire 1 : 1 balun). 

 

 

Vermogen in de dempingspoel

 

Een ander punt dat nog even de aandacht vraagt betreft het ontwikkelde vermogen in de 'dempingspoel' en de maximaal toegestane waarde daarvan. In de eerder genoemde artikelen- serie zijn hierover wat algemene berekeningsmethoden gegeven en een samenvatting van de belangrijkste formules is te vinden in "HF spoelkern materialen". Bij de grotere vermogens als b.v. in een de transmissielijn trafo aan de uitgang van een zender, is het verstandig e.e.a. eerst even na te rekenen; er zijn voorbeelden van 'ontploffende' ringkernen bij amateurs die dit nagelaten hadden.

 

Een ferriet kern voor EMC gebruik wordt (meestal) gebruikt voorbij het punt van de ferri-magnetische resonantie. Het zijn dan voornamelijk de verliezen die de impedantie bepalen waardoor de berekening van de maximale spanning over zo'n 'spoel' vereenvoudigd kan worden t.o.v. de algemene formule en over gaat in:

 

Uspoelmax. = √(4 . totale impedantie)           (voor maximaal 4 Watt in de 36 mm. ringkern)

 

De totale impedantie kunnen we terug rekenen door op de gewenste frequentie te meten  hoeveel spanning er op een (kleine) referentie weerstand over blijft van de totale spanning over de serie schakeling van deze referentieweerstand met de 'dempingspoel'.

 

 

Een voorbeeld

 

In grafiek 6 lezen we af, dat de tien windingen 'spoel' op 3 MHz een demping heeft van 31 dB ( factor 35,5) t.o.v. 50 Ohm. Dit wil zeggen dat de impedantie van de 'spoel' gelijk is aan:

 

35,5 x 50 ~ 1,8 kOhm.         De maximale (effectieve) spanning over de 'spoel' op de 36 mm. kern wordt hiermee:

 Uspoelmax. = √(4 . 1800) = 84 Volt.  

 

De spoel zou hiermee zonder problemen parallel geschakeld mogen worden aan de antenne uitgang van een 100 Watt transceiver.

 

Let op 1: De uitgerekende, maximale spanning staat dus parallel aan de spoel (common-mode). Zo'n situatie zou kunnen optreden bij gebruik in een transmissielijn trafo of als mantelstroom smoorspoel.

Als common-mode netfilter wordt de maximale spanning tussen de geleiders  (differential-mode) uitsluitend bepaalt door de kwaliteit van het gebruikte 'elektriciteitskabel'. In het voorbeeld als in foto 1, dus 230 Volt of meer.

 

Let op 2: Het common-mode filter als in foto 1 bestaat uit twee verschillende ringkernen. Omdat elk van de ringen werd toegepast vanwege zijn specifieke eigenschappen in een bepaald frequentie gebied (en dus in elk gebied 'werkt' maar één kern tegelijk), gebruiken we de formule zoals deze geldt voor een enkele 'spoel'. In het overgangsgebied waar beide kernen tegelijk werkzaam zijn, hebben we dan een extra veiligheidsmarge.

Als we daarentegen twee gelijke kernen hadden gebruikt (b.v. 2 x 3E25), dan mochten we het vermogen in de spoelen wel verdubbelen (de factor: '4' wordt dan: '8'). 

 

 

Kleurcodering

 

Tenslotte nog iets over de kleurcodering van de 36 mm. ringkernen.

 

 

Materiaal

kleur

 

 

3C81

bruin/wit

3C90

ultra-marijn

3E1

groen

3E5

wit / geel

3E6

paars/wit

3E25

oranje

3E27

groen/wit

3F3

blauw

3F4

bruin-beige

3S4

ongecoat

4A11

ongecoat

4C65

violet

 

 

 

Bij deze tabel past overigens wel een kanttekening.

Het genoemde kleurenschema geldt voor de 36 mm. ringkern van de firma Ferroxcube. De firma is echter niet helemaal consequent met deze codering omdat b.v. het 4A11 materiaal de kleur roze heeft bij afmetingen kleiner dan 36 mm., 'ongecoat' is (donker grijs) bij de 36 mm. maat en roze/wit is bij enkele grotere maten. Ik bezit overigens zelf enige 36 mm. ringkernen van 4A11 materiaal met de kleur 'roze' van Ferroxcube.

Ook bij de andere ferriet materiaaltypen zijn dergelijke kleurverschuivingen te zien. Verder blijkt dat ook binnen een bepaalde kleur (b.v. paars bij 4C65 materiaal) veel kleurnuances voorkomen waardoor het moeilijk is dit als één type te herkennen. Om het nog ingewikkelder te maken heeft deze firma naar verluid onlangs besloten om de kleurcodering voor sommige materialen in de toekomst helemaal weg te laten en een uniforme, beige coating aan te brengen.

 

Als we verder nog weten dat elke firma die ferriet (en ijzerpoeder) materiaal levert (ik ken er meer dan vijftig in de wereld), zo zijn eigen gedachten heeft over kleurschema's, dan is duidelijk dat we niet op de kleur kunnen af gaan als we een bepaald type materiaal willen aanschaffen. De handelaar zal ons daarom het materiaaltype moeten kunnen garanderen of anders moeten we het zelf even nameten m.b.v. de methodes in de eerder genoemde samenvatting over 'Spoelkernmaterialen'.

 

 

Ten slotte

 

Aardig dat je er nog even naar vraagt: het probleem met de breedbandige ruis uit de inleiding, dat  de directe aanleiding was voor dit artikel, is inderdaad opgelost.

 

 

Bob J. van Donselaar

mailto:on9cvd@amsat.org