Слава ферриту: как бороться с помехами гаджетов на радио в машине

Если вдруг в машине стало плохо принимать радио – не спешите винить магнитолу! Вполне возможно, вы просто купили недавно и установили какой-нибудь новый автогаджет, и это он наводит помеху на FM-эфир. Для борьбы с такой проблемой есть верный дедовский метод!

Помехи радиоприему от гаджетов

Собственно, не станем утверждать, что описываемая проблема в автомире прямо-таки массова, но, тем не менее, встречается от случая к случаю. Включаете в автомобиле новый гаджет – а с него идет помеха на радиоприемник аудиосистемы или, скажем, на Си-Би-радиостанцию или Bluetooth-handsfree…

У меня в свое время давал такую помеху автонавигатор, у пары знакомых – зарядные устройства от планшетов и радар-детектор. Во всех случаях удавалось побороть проблему установкой ферритового фильтра-дросселя на провод питания устройства – собственно, такие фильтры ответственные производители изначально устанавливают на кабели питания и данных. Но поскольку нужды в них чаще всего нет, нежели наоборот, то на «бесполезных» деталях стараются сэкономить…

Фильтр в шнуре питания или кабеле передачи данных представляет собой простейшую катушку-индуктивность с сердечником.

«Правильный» провод с установленным на заводе ферритовым фильтром

Провод по этой катушке делает, по сути, всего лишь полвитка, проходя ферритовый цилиндр насквозь один раз, но и этого, как правило, достаточно, чтобы подавить высокочастотные помехи, порождаемые порой и зарядными устройствами гаджетов, и самими гаджетами.

Внутри фильтра под слоем пластика находится вот такой ферритовый кольцеобразный «бочонок»

Ферритовые «защелки»

Собственно, сделать ферритовый дроссель на кабеле – очень легко. Самое простое – использовать так называемую «защелку». Это специальный элемент для подавления помех в проводах уже действующей аппаратуры – он ставится на кабель, не требуя его отключения, перерезания или отпайки. Внутри «защелки» находится распиленный вдоль ферритовый «бочонок» – при установке «защелка» открывается, между её половинок пропускается провод, и корпус смыкается. Еще эффективнее устройство будет работать, если не просто пропустить через него провод, а сделать пару-тройку витков. Такой фильтр можно купить в магазинах радиокомпонентов или заказать в китайских интернет-магазинах.

Монтируется «защелка» вот так:

О том, что такое ферритовый фильтр и для чего он нужен

При покупке той или иной электронной техники вы, наверное, замечали наличие таких продолговатых цилиндров на соединительных и сетевых шнурах, идущих с ней в комплекте.

Вот и я их тоже не раз замечал. Но руки все никак не доходили, чтобы узнать, что это такое. Но буквально пару дней, листая каталог смартфонов на одном интернет-магазине, случайно наткнулся на кабель для монитора. Тут же вспомнил о своем вопросе и решил все-таки поискать информацию.

И вот, что я выяснил

Как оказалось, эта штука на проводе ни что иное, как ферритовый фильтр вида ZCAT, которым сейчас оснащаются практически все дорогостоящие соединительные шнуры к принтерам, мониторам, телевизорам.

При этом они могут быть двух типов: съемные или литые .

Первые можно даже приобрести за небольшую плату и самостоятельно надеть на нужный одножильный или многожильный провод, отступив от края 3 сантиметра. Например, на тот же USB-удлинитель к 3G-модему или сотовому телефону.

Для чего же нужен ферритовый фильтр?

Ферритовый фильтр подавляет (поглощает) различные высокочастотные электромагнитные помехи . Благодаря чему существенно повышается качество передаваемого сигнала. То есть, передача данных по проводу становится более стабильной, а сама информация нигде не потеряется. Поэтому если шнур дешевый, не имеет экранирования или он попросту стар, то снимать защитный фильтр все-таки не стоит.

Но что будет, если его все-таки снять?

Качество сигнала сразу ухудшится, а может и вовсе исчезнуть. Поскольку шнур начнет, как антенна принимать все окружающие помехи. Да, мы их не видим, но это не значит, что их нет вокруг нас.

Стоит ли его ставить на все шнуры?

Если все отлично работает и без ферритового фильтра, то не нужно создавать себе дополнительных проблем. Лучше оставить все как есть. Но если без защитного кольца оборудование виснет, интернет тормозит, а смартфон не определяется, то фильтр лучше поставить . Так как по идее он должен устранить подобные проблемы.

Ферритовый фильтр — для чего он нужен

В нашем быту появилось огромное множество средств вычислительной техники, которая работает на токах высокой частоты. Ведь чем выше частота, тем выше скорость обработки информации.

Однако, высокочастотные токи накладывают ряд технических ограничений на соединительные кабели для передачи таких сигналов. В первую очередь это связано с побочными электромагнитными излучениями и наводками (ПЭМИН).

Особо заметно сказываются помехи на длинных проводах – ведь сигнал имеет свойство затухать, а сам кабель выступает как антенна и потому внутри него могут зарождаться паразитные токи. А это губительно сказывается на качестве проходящих через кабель сигналов.

Простейший способ борьбы с ПЭМИН – увеличить индуктивность.

Индуктивность – это показатель соотношения величины силы тока, проходящего через контур, и создаваемого им магнитного потока. Если речь идет о прямолинейных проводах, то под индуктивностью подразумевается величина, характеризующая энергию магнитного поля (здесь ток считается постоянной величиной).

Индуктивность можно увеличить применением специального ферритового кольца. Как выглядят на кабелях ферритовые фильтры, можно посмотреть на фото ниже.

Ферритовые кольца – это компоненты электрической цепи, которые используются как пассивные элементы для фильтрации высокочастотных помех за счет повышения индуктивности проводника и поглощения помех, превышающих заданный порог.

Такие свойства ферритовому фильтру придает материал, из которого он изготовлен – феррит.

Феррит – это общее название соединений на основе оксида железа и оксидов других металлов. Ферриты совмещают в себе свойства ферромагнетиков и полупроводников (иногда диэлектриков) и потому используются в качестве сердечников катушек, постоянных магнитов, выступают в качестве поглотителей электромагнитных волн высоких частот и т.д.

Ферритовые кабельные фильтры с защелкой — принцип работы

Работа ферритового фильтра напрямую зависит от характеристик материала, из которого он изготовлен. За счет специальных добавок оксидов различных металлов меняются свойства феррита.

Принципиально различают несколько способов применения ферритовых колец:

1. На одножильных (однофазных) проводах он может, наоборот, поглощать излучение в определенном диапазоне, преобразуя наводки в тепловую энергию. Таким образом негативные частоты могут поглощаться (отсекаться) ферритовым кольцом.
2. На одножильных проводах, где он работает как своеобразный усилитель, так как возвращает часть высокочастотного магнитного поля обратно в кабель, что приводит к усилению сигнала в заданном диапазоне.
3. На многожильных проводах феррит работает как синфазный трансформатор, который пропускает несимметричные сигналы в кабеле (импульсы тока, например, в кабелях передачи данных или в цепях питания постоянным током) и гасит симметричные сигналы (которые потенциально могут вызываться в таких кабелях только электромагнитными наводками).

Где использовать и как выбрать ферритовый фильтр

Если говорить о практике применения, то на кабелях питания ферритовые кольца применяются для уменьшения помех, которые могут создать сами кабели, а на сигнальных (передающих данные) ферриты гасят возможные внешние помехи и наводки.

Ферритовые кабельные фильтры могут быть встроенными (кабель продается уже с ферритовым кольцом) или отдельными (чаще всего это защелкивающиеся вокруг провода модели), которые не требуют каких-либо доработок самого кабеля.

Провод может вставляться в центр ферритового фильтра (получается одновитковая катушка), а может образовывать вокруг кольца несколько витков (тороидальная обмотка). Последний способ значительно увеличивает эффективность работы фильтра.

Чтобы подобрать ферритовое кольцо под заданные требования, нужно знать характеристики материала, из которого оно изготовлено и габариты изделия.

Для примера ниже в таблице обозначены основные характеристики ферритовых фильтров, предлагаемых на рынке.

Маркировка	RF-35М	RF-50М	RF-70М	RF-90М	RF-110S	RF-110A	RF-130S	RF-130A
Импеданс, Ом (для частоты в 50 Мгц)	165	125	95	145	180	180	190	190
График зависимости импеданса от частоты, на рисунке №	4	5	6	7	3	8	3	3
Диаметр отверстия, мм	3.5	5	7	9	11	11	13	13
Размер, мм	25х12	25х13	30х16	35х20	35х20	33х23	39х30	39х30
Вес, г	6	6.5	12	22	44	40	50	50

График зависимости частоты и импеданса

Импеданс – это полное внутреннее сопротивление элемента электрической цепи к переменному (гармоническому) току (сигналу). Измеряется, как и обычное сопротивление, в омах.

Еще одним немаловажным параметром ферритовых фильтров является их магнитная проницаемость.

Магнитная проницаемость – это коэффициент, который характеризует связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля в веществе.

Исходя из вышесказанного, для того, чтобы обозначить основные свойства ферритовых фильтров, производители прибегают к следующей маркировке:

3000HH D * d * h, где:

1. 3000 – это показатель начальной магнитной проницаемости феррита,
2. HH – это марка феррита (чаще всего это HH – ферриты общего назначения, или HM – для слабых магнитных полей),
3. D – наибольший (внешний) диаметр,
4. d – меньший (внутренний) диаметр,
5. h – высота тороида.

Приведем типовые примеры применения ферритов:

• Марка 100НН может использоваться для кабелей с частотами до 30 МГц,
• 400НН — с частотами не выше 3,5 МГц,
• 600НН — с частотами до 1,5 МГц
• 1000НН — до 400 кГц.

То есть, к примеру, антенный ферритовый фильтр должен быть марки HH.

А вот ферритовый фильтр для USB кабеля лучше всего выбрать с маркой HM (для кабелей со слабым магнитным полем).

Соотношение марок и частот выглядит следующим образом:

• 1000НМ — используется с кабелями, работающими с частотой не более 1 МГц,
• 1500НМ — не более 600 кГц,
• 2000НМ и 3000НМ — не свыше 450 кГц.

Как наматывать ферритовые кольца

В большинстве случаев достаточно подобрать правильный ферритовый фильтр и защелкнуть его на кабеле ближе к месту подключения к прибору.

Схема наматывания витков вокруг ферритового кольца

Однако, в отдельных случаях, для увеличения импеданса можно сделать кабелем несколько витков вокруг кольца феррита и тогда импеданс будет возрастать кратно квадрату числа витков. То есть с двух витков в 4 раза, а с 3 – уже в 9 раз.

На практике, конечно, реальный показатель увеличения немного меньше теоретического.

Для того чтобы после наматывания ферритовое кольцо защелкнулось, необходимо заранее определиться с количеством витков провода и рассчитать внутренний диаметр фильтра, чтобы он закрылся, не передавив кабель.

Ферритовый фильтр на проводе – что это и зачем нужен

Практически каждый из нас видел на компьютерных кабелях – как интерфейсных, так и питания — небольшие литые пластмассовые бочонки. Это так называемые ферритовые фильтры. Для чего они нужны? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Проблема помех

Любое электронное оборудование создает вокруг себя электромагнитное поле, которое может помещать работе другим устройствам, наводя на его чувствительные элементы сигнал помехи. Для подавления этого поля устройство помещают в экранированный корпус. Но излучают не только сами устройства, но и кабели, подключенные к нему. Причем излучение помех кабелями много выше, чем самим прибором, поскольку провода представляют собой настоящие антенны.

А теперь обратная проблема. У нас есть то или иное оборудование, состоящее из нескольких блоков, соединенных между собой сигнальными проводами. Это тоже миниатюрные антенны, но работающие уже на прием. Они улавливают постороннее электромагнитное излучение, и очень часто наведенная в проводах помеха имеет больший уровень, чем полезный сигнал. Результат – нестабильная передача данных и постоянные сбои вплоть до полного отказа линии передачи. Для борьбы с этой проблемой используют ферритовые фильтры, представляющие собой кольцо или цилиндр из феррита, надеваемые на кабели.

Ферритовый фильтр в форме цилиндра

В зависимости от поставленных задач применяют фильтры двух типов, которые сами по себе внешне могут ничем не отличаться:

Заградительные

Этот тип фильтров применяют в основном в цепях питания, располагая их на одном питающем проводе кабеля. Заградительные фильтры в зависимости от марки феррита и частотного диапазона бывают трех типов:

• Индуктивный . Сигнал помехи отражается обратно в кабель и не проходит дальше.
• Поглощающий . Энергия помехи тратится на намагничивание феррита и рассеивается в виде магнитного поля вокруг него.
• Смешанного типа . Фильтр работает и как индуктивность, и как поглотитель.

Синфазный

Синфазные фильтры, в отличие от заградительных, устанавливаются на всю группу проводов кабеля. Такие устройства представляют собой синфазные трансформаторы. Они пропускают противофазные сигналы, но подавляют синфазные. Если это данные или напряжение питания, то сигнал на одном проводе всегда в противофазе с сигналом на другом. Фильтр их не трогает. Помеха же наводится на всех проводах одновременно, и сигнал будет синфазным на одном проводе относительно другого. Поэтому помеха гасится фильтром и дальше не проходит.

Этот тип фильтров используется для подавления как наведенных, так и излучаемых помех. В качестве примера подавителя излучаемых помех можно взять блок питания ноутбука.

Фильтры для подавления наведенных помех устанавливаются, как правило, на кабели передачи данных. Вы наверняка видели синфазные фильтры на интерфейсных кабелях ПК.

Для увеличения эффективности фильтра провод или кабель продевается сквозь кольцо или цилиндр не один, а несколько раз, образуя многовитковую тороидальную катушку индуктивности.

Многовитковый фильтр имеет большую индуктивность, а значит, и эффективность

Полезно! Далеко не все производители устанавливают на свои изделия ферритовые фильтры, но при необходимости такой фильтр можно купить и установить самостоятельно. Место установки – в 3 см от разъема.

Вот мы и разобрались, что за бочонки висят на кабелях нашего ПК, а заодно и выяснили, что такое ферритовый фильтр и для чего он предназначен.