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九月 16 2019

磁珠的原理及选型

  磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠是用来吸收超高频信号,像一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDRSDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠。那么磁珠是如何工作的?又该如何选择?下面一起来看看:

  一、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,它可以使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。

磁珠的电路元件符号

磁珠的电路元件符号

  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。

  二、型号命名方法

  磁珠的型号一般由下列五部分组成:

  第一部分:类别,多用字母表示.

  第二部分:尺寸,用数字表示(英制)

  第三部分:材料,用字母表示,其中X代表小型。

  第四部分:阻抗,100MHz 时阻抗

  第五部分:包装方式,用字母表示

  如某型号磁珠命名如下

  铁氧叠层片式磁珠(普通型)

  Ferrite chip beads

  尺寸:1005 (0402)1608(0603)2012(0805)

  产品规格命名方法:

产品规格命名

产品规格命名

  应指出的是,目前磁珠型号命名方法各生产厂有所不同,尚无统一的标准。

  三、选型

  磁珠主要用于 EMI 差模噪声抑制,他的直流阻抗很小,在高频下却有较高阻抗,一般说的 600R 是指100MHZ 测试频率下的阻抗值。选择磁珠应考虑两方面:一是电路中噪声干扰的情况,二是需要通过的电流大小。要大概了解噪声的频率、强度,不同的磁珠的频率阻抗曲线是不同的,要选在噪声中心频率磁珠阻抗较高的那种。噪声干扰大的要选阻抗高一点的,但并不是阻抗越高越好,因为阻抗越高 DCR 也越高,对有用信号的衰减也越大。但一般也没有很明确的计算和选择的标准,主要看实际使用的效果,120R-600R之间都很常用。然后要看通过电流大小,如果用在电源线部分则要选额定电流较大的型号,用在信号线部分则一般额定电流要求不高。另外磁珠一般是阻抗越大额定电流越小。磁珠的选择要根据实际情况来进行。

磁珠

磁珠

  选择注意事项

  1.不需要的信号的频率范围为多少;

  2.噪声源是谁;

  3.需要多大的噪声衰减;

  4.环境条件是什么(温度,直流电压,结构强度);

  5.电路和负载阻抗是多少;

  6.是否有空间在pcb板上放置磁珠。

  本文总结了磁珠的工作原理、型号命名方法、选型以及选择注意事项。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,用导线穿过可增加元件阻抗(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。

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