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フェライト・ビード・フィルタ・カリキュレータ

EMI抑制のためのフェライトビーズフィルタの効果、周波数でのインピーダンス、および挿入損失を計算

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公式

IL = 20×log₁₀(1 + Z_bead/R_L), Z_bead ≈ Z_100MHz × (f/100MHz)^0.5

IL — Insertion loss (dB)
Z_bead — Bead impedance at frequency (Ω)
R_L — Load impedance (Ω)
Z_100 — Bead impedance at 100 MHz (Ω)

仕組み

フェライトビーズは、高周波電磁干渉（EMI）を抑制するために電子回路で使用される重要な受動部品です。これらのセラミックベースの磁性材料は損失の多いインピーダンス経路を作り出し、不要なノイズ信号を減衰させながら、必要なDC信号と低周波信号を通過させます。主な原理は、フェライト材料の結晶構造内で磁区を再配置することにより、電磁ノイズを熱に変換することです。周波数に依存する複素インピーダンスを導入することで、フェライトビーズは電力線や信号線から不要な高周波ノイズを効果的に除去し、回路全体の電磁両立性（EMC）性能を向上させます。

計算例

100MHzでリファレンスインピーダンスが100Ω、負荷抵抗が50Ωのフェライトビーズを考えてみましょう。挿入損失の式 20log (1 + Z_bead/R_L) を使用して、ノイズの減衰量を計算します。100MHzでは、フェライトビーズのインピーダンスは100Ωなので、計算結果は20log (1 + 100/50) = 20log (3) ≈9.54 dB のノイズリダクションとなります。周波数が500MHzに上昇すると、ビーズのインピーダンスが250Ωに上昇し、約20log (1+250/50) = 20log (6) ≈15.56 dB の減衰量になることがあります。

実践的なヒント

  • ✓メーカーのインピーダンスと周波数曲線を必ず確認してください
  • ✓回路負荷抵抗よりもインピーダンスが大幅に高いビーズを選択
  • ✓フィルタリング範囲を広げるには、複数のビーズを直列に接続することを検討してください

よくある間違い

  • ✗すべての周波数で一定のインピーダンスを想定
  • ✗フェライトビーズの自己共振特性を無視する
  • ✗特定の周波数範囲で誤ったビーズ選択を使用する

よくある質問

ターゲット周波数範囲、必要なインピーダンス、および通電能力に基づいて選択してください。ビーズの仕様が回路の電気的および熱的要件に合っていることを確認してください。
現在の処理方法は特定のビーズのデザインによって異なります。最大定格電流と潜在的なディレーティング係数については、必ずメーカーのデータシートを確認してください。
いいえ、フェライトビーズの性能は周波数に依存します。インピーダンスは指定されたインピーダンス範囲内で最も効果的ですが、この範囲外ではあまり役に立ちません。
従来のインダクタはエネルギーを蓄えたり放出したりするのに対し、フェライトビーズは損失の多いインピーダンスを供給してノイズを放散します。ビーズはEMI抑制を目的として設計されており、エネルギー貯蔵を目的としたものではありません。
式20log (1 + Z_Bead/R_L) を使用します。ここで、Z_Beadはフェライトビーズのインピーダンス、R_Lは特定の周波数における負荷抵抗です。

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