Как появились и зачем нужны пластиковые цилиндры на проводах

Мы видим цилиндры на проводах так часто, что редко задумываемся о том, какую функцию они выполняют. Эти "наросты" встречаются практически повсеместно: их можно обнаружить на проводах USB для подключения клавиатуры, мыши или фотоаппарата, на некоторых кабелях AUX, HDMI и DisplayPort, даже на кабеле для питания ноутбука.

Может показаться, что весь смысл цилиндра на проводе — это защищать шнур от перегиба или не позволять ему свободно скользить по столу, но на самом деле у него более важная задача. Внутри пластикового цилиндра спрятан ферритовый фильтр, ниже предлагаю разобраться в его происхождении и назначении.

Немного истории

"Первооткрывателями" ферритов принято считать японцев Йогоро Като и Такеши Такеи. В 1930 году они обнаружили, что соединения оксида железа с окислами других металлов (к примеру, цинка) обладают целым рядом преимуществ перед другими магнитными материалами. В их числе стабильность магнитных характеристик, малые потери на вихревые токи, устойчивость к высоким температурам и коррозии, а также низкая себестоимость.

Благодаря этим достоинствам ферриты получили широкое распространение, массовое производство началось в Японии в 1937 году. Изначально из феррита штамповали компоненты для радиоприемников, которые были интересны японским военным, затем кольца из феррита стали применяться и "на гражданке". Их используют в трансформаторах и преобразователях напряжения, в фильтрующих и ограничивающих ток элементах, в гальванической развязке и т.д.

И хотя ферритовые кольца и их свойства известны давно, но вот ферритовые цилиндры на проводах стали массовым явлением сравнительно недавно. А связано это с тем, что ещё несколько десятилетий назад импульсные блоки питания были диковинкой, а большинство электроприборов в домах у людей оснащались линейными (трансформаторными) БП.

Зачем проводам нужны эти фильтры?

Схемотехника импульсных блоков питания подразумевает формирование мощных импульсов и затухающих колебаний в обмотках трансформатора. Эти процессы становятся причиной возникновения электромагнитных помех. Надо отметить, что не только корпус блока питания может создавать помехи: выходящие из БП провода превращаются в своего рода "антенну" для излучения радиопомех. А интерфейсные кабели (USB, HDMI, AUX и прочие) в свою очередь становятся антеннами для их приёма.

Получается, что после окончательной победы импульсных блоков питания в сфере потребительской электроники у производителей техники появилась необходимость как-то решать проблему с высокочастотными помехами. Электромагнитные помехи заставляют динамики акустических систем издавать неприятный писк, а изображение на телевизорах и мониторах — мерцать и подергиваться. Проблема тем выраженнее, чем длиннее кабель.

Для решения проблемы было найдено 2 решения, которые используются и поныне: экранирование проводов (чаще всего медной/алюминиевой оплеткой или фольгой) и ферритовые фильтры. Первое решение, как правило, обходится дороже, поэтому эти черные пластиковые "бочонки" прочно заняли своё место в нашей жизни.

Если их разобрать, то внутри мы увидим 2 ферритовых элемента с желобом для провода посередине. Данными фильтрами могут оснащаться и интерфейсные кабели для ослабления внешних помех, и провода питания с целью снижения создаваемых ими помех. Существуют и разъемные кабельные ферриты (как на картинке выше), которыми можно дооснастить уже имеющийся кабель.