史上最全面的磁珠@@知识大全@@

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 一@@、 磁珠@@的@@原理@@


 磁珠@@的@@主要原料为铁氧体@@。铁氧体是一@@种立方晶格结构的亚铁磁性材料@@。铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金@@,它的制造工艺和@@机械性能@@与陶瓷相似@@,颜色为灰黑色@@。电磁干扰滤波器中经常使用的一@@类磁芯就是铁氧体材料@@,许多厂商都提供专门用于@@电磁干扰抑制的铁氧体材料@@。这种材料的特点是高@@频损耗非常大@@,具有很高@@的导磁率@@,他可以是电感的线圈绕组之间在高@@频高@@阻的情况下产生的电容最小@@。对于抑制电磁干扰用的铁氧体@@,最重要的性能@@参数为磁导率@@@@μ和@@饱和@@磁通密度@@Bs。磁导率@@μ可以表示为复数@@,实数部分构成电感@@,虚数部分代表损耗@@,随着频率的增加而增加@@。因此@@,它的等@@效电路@@为由电感@@L和@@电阻@@@@R组成的串联电路@@@@,L和@@R都是频率的函数@@。当导线穿过这种铁氧体磁芯时@@,所构成的@@电感阻抗@@在形式上是随着频率的升高@@而增加@@,但是@@在不同频率时其机理是完全不同的@@。


  在低频段@@,阻抗@@由电感的感抗@@构成@@,低频时@@R很小@@,磁芯的磁导率@@较高@@@@,因此@@电感量较大@@,L起主要作用@@,电磁干扰被反射而受到抑制@@,并且这时磁芯的损耗较小@@,整个器件@@是一@@个低损耗@@、高@@Q特性@@的电感@@,这种电感容易造成谐振因此@@在低频段@@@@,有时可能出现使用铁氧体磁珠@@@@后干扰增强的现象@@。


  在高@@频段@@,阻抗@@由电阻@@成分构成@@,随着频率升高@@@@,磁芯的磁导率@@降低@@,导致电感的电感量减小@@,感抗@@成分减小@@。但是@@,这时磁芯的损耗增加@@,电阻@@成分增加@@,导致总的阻抗@@增加@@,当高@@频信号通过铁氧体时@@,电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉@@。


  铁氧体抑制金宝博@@手机登录@@@@ 广泛应用于@@印制电路@@板@@、电源线和@@数据线@@上@@。如在@@印制板的电源线入口端加上铁氧体抑制金宝博@@手机登录@@@@@@ ,就可以滤除高@@频干扰@@。铁氧体磁环或磁珠@@专用于@@抑制信号线@@、电源线上的高@@频干扰和@@尖峰干扰@@,它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力@@。


  两个金宝博@@手机登录@@ 的数值@@大小与磁珠@@的@@长度成正比@@,而且磁珠@@的@@长度对抑制效果有明显影响@@,磁珠@@长度越长抑制效果越好@@@@。


  二@@、 磁珠@@的@@结构特点@@


  当导线中电流穿过时@@,铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗@@@@,而对较高@@频率的电流会产生较大衰减作用@@。高@@频电流在其中以热量形式散发@@,其等@@效电路@@为一@@个电感和@@一@@个电阻@@串联@@,两个组件的值@@都与磁珠@@的@@长度成比例@@。磁珠@@种类很多@@,制造商应提供技术指标说明@@,特别是磁珠@@的@@阻抗@@与频率关系的曲线@@。有的磁珠@@上有多个孔洞@@,用导线穿过可增加组件阻抗@@@@(穿过磁珠@@次数的平方@@),不过在高@@频时所增加的抑制噪声@@能力不可能如预期的多@@,而用多串联几个磁珠@@的@@办法会好些@@。


  铁氧体是磁性材料@@,会因通过电流过大而产生磁饱和@@@@,导磁率急剧下降@@。大电流滤波应采用结构上专门设计的磁珠@@@@,还要注意其散热措施@@。铁氧体磁珠@@@@不仅可用于@@电源电路@@中滤除高@@频噪声@@@@(可用于@@直流和@@交流输出@@),还可广泛应用于@@其它电路@@@@,其体积可以做得很小@@@@。特别是在数字电路@@中@@,由于脉冲信号含有频率很高@@的高@@次谐波@@,也是电路@@高@@频辐射的主要根源@@,所以可在这种场合发挥磁珠@@的@@作用@@。铁氧体磁珠@@@@还广泛应用于@@信号电缆的噪声@@滤除@@。


  三@@、 磁珠@@器主要特性@@参数@@


  1、直流电阻@@@@DCResistance(mohm):直流电流通过此磁珠@@时@@,此磁珠@@所呈现的电阻@@值@@@@。
  2、额定电流@@RatedCurrent(mA):表示磁珠@@正常工作时的最大允许电流@@。
  3、阻抗@@[Z]@100MHz(ohm):这里所指的是交流阻抗@@@@。
  4、阻抗@@-频率特性@@@@:描述阻抗@@值@@随频率变化的曲线@@。
  5、电阻@@-频率特性@@@@:描述电阻@@值@@随频率变化的曲线@@
  6、感抗@@-频率特性@@@@:描述感抗@@随频率变化的曲线@@。


  四@@、 磁珠@@和@@电感的区别@@


  电感是储能金宝博@@手机登录@@ ,而磁珠@@是能量@@转换@@(消耗@@)器件@@。电感多用于@@电源滤波回路@@,侧重于抑止传导性干扰@@;磁珠@@多用于@@信号回路@@,主要用于@@@@EMI方面@@。磁珠@@用来吸收超高@@频信号@@,象一@@些@@RF电路@@,PLL,振荡电路@@@@,含超高@@频存储器电路@@@@(DDR,SDRAM,RAMBUS等@@)都需要在电源输入@@部分加磁珠@@@@,而电感是一@@种储能金宝博@@手机登录@@ ,用在@@LC振荡电路@@@@、中低频的滤波电路@@等@@@@,其应用频率范围很少超过@@50MHz。


  1.片式电感@@:在电子设备@@的@@PCB板电路@@中会大量使用感性金宝博@@手机登录@@ 和@@EMI滤波器金宝博@@手机登录@@ 。这些金宝博@@手机登录@@ 包括片式电感@@和@@片式磁珠@@@@@@,以下就这两种器件@@的特点进行描述并分析他们的普通应用场合以及特殊应用场合@@。表面贴装金宝博@@手机登录@@ 的好处在于小的封装尺寸@@和@@能够满足实际空间@@的要求@@。除了阻抗@@值@@@@,载流能力以及其他类似物理特性@@不同外@@,通孔接插件和@@表面贴装器件@@的其他性能@@特点基本相同@@。在需要使用片式电感@@的场合@@,要求电感实现以下两个基本功能@@:电路@@谐振和@@扼流电抗@@。谐振电路@@包括谐振发生电路@@@@,振荡电路@@@@,时钟电路@@@@,脉冲电路@@@@,波形发生电路@@等@@等@@@@。谐振电路@@还包括高@@@@Q带通滤波器电路@@@@。要使电路@@产生谐振@@,必须有电容和@@电感同时存在于电路@@中@@。在电感的两端存在寄生电容@@,这是由于器件@@两个电极之间的铁氧体本体相当于电容介质而产生的@@。在谐振电路@@中@@,电感必须具有高@@@@Q,窄的电感偏差@@,稳定的温度@@系数@@,才能达到谐振电路@@窄带@@,低的@@频率温度@@漂移的要求@@。高@@Q电路@@具有尖锐的谐振峰值@@@@。窄的电感偏置保证谐振频率偏差尽量小@@。稳定的温度@@系数@@保证谐振频率具有稳定的温度@@变化特性@@@@。 标准的径向引出电感和@@轴向引出电感以及片式电感@@的差异仅仅在于封装不一@@样@@。电感结构包括介质材料@@(通常为氧化铝陶瓷材料@@)上绕制线圈@@,或者空心线圈以及铁磁性材料上绕制线圈@@@@。在功率应用场合@@,作为扼流圈使用时@@,电感的主要参数是直流电阻@@@@@@(DCR),额定电流@@,和@@低@@Q值@@。当作为滤波器使用时@@,希望宽的带宽特性@@@@,因此@@,并不需要电感的高@@@@Q特性@@。低的@@DCR可以保证最小的电压降@@,DCR定义为金宝博@@手机登录@@ 在没有交流信号下的直流电阻@@@@@@。


  2.片式磁珠@@@@:片式磁珠@@@@的功能主要是消除存在于传输线结构@@(PCB电路@@)中的@@RF噪声@@,RF能量@@是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分@@,直流成分是需要的有用信号@@,而射频@@@@RF能量@@却是无用的电磁干扰沿着线路传输和@@辐射@@(EMI)。要消除这些不需要的信号能量@@@@,使用片式磁珠@@@@扮演高@@频电阻@@的角色@@(衰减器@@),该器件@@允许直流信号通过@@,而滤除交流信号@@。通常高@@频信号为@@30MHz以上@@,然而@@,低频信号也会受到片式磁珠@@@@的影响@@。


  片式磁珠@@@@由软磁铁氧体材料组成@@,构成高@@体积电阻@@率的独石结构@@。涡流损耗同铁氧体材料的电阻@@率成反比@@。涡流损耗随信号频率的平方成正比@@。 使用片式磁珠@@@@的好处@@:
  小型化和@@轻量化@@。在射频@@噪声@@频率范围内具有高@@阻抗@@@@,消除传输线中的@@电磁干扰@@。 闭合磁路结构@@,更好地消除信号的串绕@@。 极好的磁屏蔽结构@@。降低直流电阻@@@@@@,以免对有用信号产生过大的衰减@@。


  显着的高@@频特性@@和@@阻抗@@特性@@@@(更好的消除@@RF能量@@)。在高@@频放大电路@@中消除寄生振荡@@。 有效的工作在几个@@MHz到几百@@MHz的频率范围内@@。要正确的选择磁珠@@@@,必须注意以下几点@@: 不需要的信号的频率范围为多少@@。 噪声@@源是谁@@。 需要多大的噪声@@衰减@@。 环境条件是什么@@@@(温度@@,直流电压@@,结构强度@@)。 电路@@和@@负载阻抗@@是多少@@。是否有空间@@在@@PCB板上@@放置磁珠@@@@。 前三@@条通过观察厂家提供的阻抗@@频率曲线就可以判断@@。在阻抗@@曲线中三@@条曲线都非常重要@@,即电阻@@@@,感抗@@和@@总阻抗@@@@。总阻抗@@通过@@ZR22πfL()2+:=fL来描述@@。典型的阻抗@@曲线可参见磁珠@@的@@@@DATASHEET。


  通过这一@@曲线@@,选择在希望衰减噪声@@的频率范围内@@具有最大阻抗@@而在低频和@@直流下信号衰减尽量小的磁珠@@型号@@。 片式磁珠@@@@在过大的直流电压@@下@@,阻抗@@特性@@会受到影响@@,另外@@,如果工作温升过高@@@@,或者外部磁场过大@@,磁珠@@的@@阻抗@@都会受到不利的影响@@。


  使用片式磁珠@@@@和@@片式电感@@的原因@@: 是使用片式磁珠@@@@还是片式电感@@主要还在于应用@@。在谐振电路@@中@@需要使用片式电感@@@@。而需要消除不需要的@@EMI噪声@@时@@,使用片式磁珠@@@@是最佳的选择@@。 片式磁珠@@@@和@@片式电感@@的应用场合@@: 片式电感@@: 射频@@(RF)和@@无线通讯@@,信息技术设备@@@@,雷达检波器@@,汽车电子@@,蜂窝电话@@,寻呼机@@,音频设备@@@@,PDAs(个人数字助理@@),无线遥控系统以及低压供电模块@@等@@@@。片式磁珠@@@@: 时钟发生电路@@@@,模拟电路@@和@@数字电路@@之间的滤波@@,I/O输入@@/输出内部连接器@@(比如@@串口@@,并口@@,键盘@@,鼠标@@,长途电信@@,本地局域网@@@@),射频@@(RF)电路@@和@@易受干扰的逻辑设备@@之间@@,供电电路@@中滤除高@@频传导干扰@@,计算机@@,打印机@@,录像机@@(VCRS),电视系统和@@手提电话中的@@@@EMI噪声@@抑止@@。


  五@@、 磁珠@@的@@选用@@


  1. 磁珠@@的@@单位是欧@@姆@@@@,而不是亨特@@,这一@@点要特别注意@@。因为磁珠@@的@@单位是按照它在某一@@频率@@ 产生的阻抗@@来标称的@@,阻抗@@的单位也是欧@@姆@@@@。磁珠@@的@@DATASHEET上一@@般会提供频率和@@阻抗@@的特性@@曲线图@@,一@@般以@@100MHz为标准@@,比如@@1000R@100MHz,意思就是在@@100MHz频率的时候磁珠@@的@@阻抗@@相当于@@600欧@@姆@@。


  2. 普通滤波器是由无损耗的电抗金宝博@@手机登录@@ 构成的@@,它在线路中的@@作用是将阻带频率反射回信号源@@,所以这类滤波器又叫反射滤波器@@。当反射滤波器与信号源阻抗@@不匹配时@@,就会有一@@部分能量@@被反射回信号源@@,造成干扰电平的增强@@。为解决这一@@弊病@@,可在滤波器的进线上使用铁氧体磁环或磁珠@@套@@,利用滋环或磁珠@@对高@@频信号的涡流损耗@@,把高@@频成分转化为热损耗@@。因此@@磁环和@@磁珠@@实际上对高@@频成分起吸收作用@@,所以有时也称之为吸收滤波器@@。


  不同的铁氧体抑制金宝博@@手机登录@@@@@@ ,有不同的最佳抑制频率范围@@。通常磁导率@@越高@@@@,抑制的频率就越低@@。此外@@,铁氧体的体积越大@@,抑制效果越好@@。在体积一@@定时@@,长而细的形状比短而粗的抑制效果好@@,内径越小抑制效果也越好@@。但在有直流或交流偏流的情况下@@,还存在铁氧体饱和@@的问题@@,抑制金宝博@@手机登录@@ 横截面越大@@,越不易饱和@@@@,可承受的偏流越大@@。


  EMI吸收磁环@@/磁珠@@抑制差模干扰时@@,通过它的电流值@@正比于其体积@@,两者失调造成饱和@@@@,降低了金宝博@@手机登录@@ 性能@@;抑制共模干扰时@@,将电源的两根线@@(正负@@)同时穿过一@@个磁环@@,有效信号为差模信号@@,EMI吸收磁环@@/磁珠@@对其没有任何影响@@,而对于共模信号则会表现出较大的电感量@@。磁环的使用中还有一@@个较好的方法是让穿过的磁环的导线反复绕几下@@,以增加电感量@@。可以根据它对电磁干扰的抑制原理@@,合理使用它的抑制作用@@。


  铁氧体抑制金宝博@@手机登录@@@@ 应当安装在靠近干扰源的地方@@。对于输入@@@@/输出电路@@@@,应尽量靠近屏蔽壳的进@@、出口处@@。对铁氧体磁环和@@磁珠@@构成的@@吸收滤波器@@,除了应选用高@@磁导率@@的有耗材料外@@,还要注意它的应用场合@@。它们在线路中对高@@频成分所呈现的电阻@@大约是十至几百@@Ω,因此@@它在高@@阻抗@@电路@@中的@@作用并不明显@@,相反@@,在低阻抗@@电路@@@@(如功率分配@@、电源或射频@@电路@@@@)中使用将非常有效@@。


  六@@、 结论@@


  由于铁氧体可以衰减较高@@频同时让较低频几乎无阻碍地通过@@,故在@@EMI控制中得到了广泛地应用@@。用于@@EMI吸收的磁环@@/磁珠@@可制成各种的形状@@,广泛应用于@@各种场合@@。如在@@PCB板上@@,可加在@@DC/DC模块@@、数据线@@、电源线等@@处@@。它吸收所在线路上高@@频干扰信号@@,但却不会在系统中产生新的零极点@@,不会破坏系统的稳定性@@。它与电源滤波器配合使用@@,可很好的补充滤波器高@@频端性能@@的不足@@,改善系统中滤波特性@@@@。


  磁珠@@有很高@@的电阻@@率和@@磁导率@@@@,他等@@效于电阻@@和@@电感串联@@,但电阻@@值@@和@@@@电感值@@都随频率变化@@。 他比普通的电感有更好的高@@频滤波特性@@@@,在高@@频时呈现阻性@@,所以能在相当宽的频率范围内@@保持较高@@的阻抗@@@@,从而提高@@调频滤波效果@@。


  作为电源滤波@@,可以使用电感@@。磁珠@@的@@电路@@符号就是电感但是@@型号上可以看出使用的是磁珠@@在电路@@功能上@@,磁珠@@和@@电感是原理相同的@@,只是频率特性@@@@不同罢了@@。


  磁珠@@由氧磁体组成@@,电感由磁心和@@线圈组成@@,磁珠@@把交流信号转化为热能@@,电感把交流存储起来@@,缓慢的释放出去@@。


  磁珠@@对高@@频信号才有较大阻碍作用@@,一@@般规格有@@100欧@@/100mMHZ ,它在低频时@@电阻@@比电感小得多@@。


  铁氧体磁珠@@@@ (Ferrite Bead) 是目前应用发展很快的一@@种抗干扰组件@@,廉价@@、易用@@,滤除高@@频噪声@@效果显着@@。


  在电路@@中只要导线穿过它即可@@(我用的都是象普通电阻@@模样的@@,导线已穿过并胶合@@,也有表面贴装的形式@@,但很少见到卖的@@)。当导线中电流穿过时@@,铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗@@@@,而对较高@@频率的电流会产生较大衰减作用@@。高@@频电流在其中以热量形式散发@@,其等@@效电路@@为一@@个电感和@@一@@个电阻@@串联@@,两个组件的值@@都与磁珠@@的@@长度成比例@@。磁珠@@种类很多@@,制造商应提供技术指标说明@@,特别是磁珠@@的@@阻抗@@与频率关系的曲线@@。


  有的磁珠@@上有多个孔洞@@,用导线穿过可增加组件阻抗@@@@(穿过磁珠@@次数的平方@@),不过在高@@频时所增加的抑制噪声@@能力不可能如预期的多@@,而用多串联几个磁珠@@的@@办法会好些@@。


  铁氧体是磁性材料@@,会因通过电流过大而产生磁饱和@@@@,导磁率急剧下降@@。大电流滤波应采用结构上专门设计的磁珠@@@@,还要注意其散热措施@@。


  铁氧体磁珠@@@@不仅可用于@@电源电路@@中滤除高@@频噪声@@@@(可用于@@直流和@@交流输出@@),还可广泛应用于@@其它电路@@@@,其体积可以做得很小@@@@。特别是在数字电路@@中@@,由于脉冲信号含有频率很高@@的高@@次谐波@@,也是电路@@高@@频辐射的主要根源@@,所以可在这种场合发挥磁珠@@的@@作用@@。

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