磁珠在PCB電路設計中的選用
發布時間:2012-12-02 責任編輯:simonyang
磁珠在PCB電路設計中的選用
磁珠的單位是歐姆,而不是亨特。因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產生的阻抗來標稱的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的DATASHEET上一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖,一般以100MHz為標準,比如1000Hz@100MHz,意思就是在100MHz頻率的時候磁珠的阻抗相當於600歐姆。
普通濾波器是由無損耗的電抗元件構成的,它在線路中的作用是將阻帶頻率反射回信號源,所以又叫反射濾波器。
當dang反fan射she濾lv波bo器qi與yu信xin號hao源yuan阻zu抗kang不bu匹pi配pei時shi,就jiu會hui有you一yi部bu分fen能neng量liang被bei反fan射she回hui信xin號hao源yuan,造zao成cheng幹gan擾rao電dian平ping的de增zeng強qiang。為wei解jie決jue這zhe一yi弊bi端duan,可ke在zai濾lv波bo器qi的de進jin線xian上shang使shi用yong鐵tie氧yang體ti磁ci環huan或huo磁ci珠zhu套tao,利li用yong滋zi環huan或huo磁ci珠zhu對dui高gao頻pin信xin號hao的de渦wo流liu損sun耗hao,把ba高gao頻pin成cheng分fen轉zhuan化hua為wei熱re損sun耗hao。因yin此ci磁ci環huan和he磁ci珠zhu實shi際ji上shang對dui高gao頻pin成cheng分fen起qi吸xi收shou作zuo用yong,所suo以yi有you時shi也ye稱cheng之zhi為wei吸xi收shou濾lv波bo器qi。
不同的鐵氧體抑製元件,有不同的最佳抑製頻率範圍
通tong常chang磁ci導dao率lv越yue高gao,抑yi製zhi的de頻pin率lv就jiu越yue低di。鐵tie氧yang體ti的de體ti積ji越yue大da,抑yi製zhi效xiao果guo越yue好hao。在zai體ti積ji一yi定ding時shi,長chang而er細xi的de形xing狀zhuang比bi短duan而er粗cu的de抑yi製zhi效xiao果guo好hao,內nei徑jing越yue小xiao抑yi製zhi效xiao果guo也ye越yue好hao。但dan在zai有you直zhi流liu或huo交jiao流liu偏pian流liu的de情qing況kuang下xia,還hai存cun在zai鐵tie氧yang體ti飽bao和he的de問wen題ti,抑yi製zhi元yuan件jian橫heng截jie麵mian越yue大da,越yue不bu易yi飽bao和he,可ke承cheng受shou的de偏pian流liu越yue大da。EMI吸收磁環/磁珠抑製差模幹擾時,通過它的電流值正比於其體積,兩者失調造成飽和,降低了元件性能;抑製共模幹擾時,將電源的 兩根線(正負)同時穿過一個磁環,有效信號為差模信號,EMI吸收磁環/磁ci珠zhu對dui其qi沒mei有you任ren何he影ying響xiang,而er對dui於yu共gong模mo信xin號hao則ze會hui表biao現xian出chu較jiao大da的de電dian感gan量liang。磁ci環huan的de使shi用yong中zhong還hai有you一yi個ge較jiao好hao的de方fang法fa是shi讓rang穿chuan過guo的de磁ci環huan的de導dao線xian反fan複fu繞rao幾ji下xia,以yi增zeng加jia電dian感gan量liang。可ke以yi根gen據ju它ta對dui電dian磁ci幹gan擾rao的de抑yi製zhi原yuan理li,合he理li使shi用yong它ta的de抑yi製zhi作zuo用yong。
鐵氧體抑製元件應當安裝在靠近幹擾源的地方
對於輸入/輸出電路,應盡量靠近屏蔽殼的進、出口處。對鐵氧體磁環和磁珠構成的吸收濾波器, 除了應選用高磁導率的有耗材料外,還要注意它的應用場合。它們在線路中對高頻成分所呈現的電阻大約是十至幾百Ω,因此它在高阻抗電路中的作用並不明顯,相 反,在低阻抗電路(如功率分配、電源或射頻電路)中使用將非常有效。
結論:由於鐵氧體可以衰減較高頻同時讓較低頻幾乎無阻礙地通過,故在EMI控製中得到了廣泛地應用。用於EMI吸收的磁環/磁珠可製成各種的形狀,廣泛應用於各種場合。如在PCB板上,可加在DC/DC模塊、數據線、電(dian)源(yuan)線(xian)等(deng)處(chu)。它(ta)吸(xi)收(shou)所(suo)在(zai)線(xian)路(lu)上(shang)高(gao)頻(pin)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao),但(dan)卻(que)不(bu)會(hui)在(zai)係(xi)統(tong)中(zhong)產(chan)生(sheng)新(xin)的(de)零(ling)極(ji)點(dian),不(bu)會(hui)破(po)壞(huai)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。它(ta)與(yu)電(dian)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)配(pei)合(he)使(shi)用(yong),可(ke)很(hen)好(hao)的(de)補(bu)充(chong)濾(lv)波(bo)器(qi)高(gao)頻(pin)端(duan)性(xing)能(neng)的(de)不(bu)足(zu),改(gai)善(shan)係(xi)統(tong)中(zhong)濾(lv)波(bo)特(te)性(xing)。
磁珠專用於抑製信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰幹擾,還具有吸收靜電脈衝的能力。磁珠是用來吸收超高頻信號,象一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲器電路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,用在LC振蕩電路,中低頻的濾波電路等,其應用頻率範圍很少超過錯50MHZ。
磁珠的功能主要是消除存在於傳輸線結構(電路)中的RF噪聲,RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信號,而射頻RF 能量卻是無用的電磁幹擾沿著線路傳輸和輻射(EMI)。要消除這些不需要的信號能量,使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色(衰減器),該器件允許直流信號通過, 而濾除交流信號。通常高頻信號為30MHz以上,然而,低頻信號也會受到片式磁珠的影響。
片式磁珠:由you軟ruan磁ci鐵tie氧yang體ti材cai料liao組zu成cheng,構gou成cheng高gao體ti積ji電dian阻zu率lv的de獨du石shi結jie構gou。渦wo流liu損sun耗hao同tong鐵tie氧yang體ti材cai料liao的de電dian阻zu率lv成cheng反fan比bi。渦wo流liu損sun耗hao隨sui信xin號hao頻pin率lv的de平ping方fang成cheng正zheng比bi。使shi用yong片pian式shi磁ci珠zhu的de好hao處chu: 小型化和輕量化 在射頻噪聲頻率範圍內具有高阻抗,消除傳輸線中的電磁幹擾。 閉合磁路結構,更好地消除信號的串繞。極好的磁屏蔽結構。 降低直流電阻,以免對有用信號產生過大的衰減。 顯著的高頻特性和阻抗特性(更好的消除RF能量)。 在高頻放大電路中消除寄生振蕩。 有效的工作在幾個MHz 到幾百MHz的頻率範圍內。
要正確的選擇磁珠,必須注意以下幾點:
1、不需要的信號的頻率範圍為多少?
2、噪聲源是誰、
3、需要、多大的噪聲衰減:
4、環境條件是什麼(溫度,直流電壓,結構強度);
5、電路和負載阻抗是多少;
6、是否有空間在PCB板上放置磁珠;
前三條通過觀察磁珠DATASTEE的阻抗頻率曲線就可以判斷。在阻抗曲線中三條曲線都非常重要,即電阻,感抗和總阻抗。總阻抗通過ZR22πfL()2+:=fL 來 描(miao)述(shu)。通(tong)過(guo)這(zhe)一(yi)曲(qu)線(xian),選(xuan)擇(ze)在(zai)希(xi)望(wang)衰(shuai)減(jian)噪(zao)聲(sheng)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)具(ju)有(you)最(zui)大(da)阻(zu)抗(kang)而(er)在(zai)低(di)頻(pin)和(he)直(zhi)流(liu)下(xia)信(xin)號(hao)衰(shuai)減(jian)盡(jin)量(liang)小(xiao)的(de)磁(ci)珠(zhu)型(xing)號(hao)。片(pian)式(shi)磁(ci)珠(zhu)在(zai)過(guo)大(da)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)下(xia),阻(zu)抗(kang)特(te)性(xing)會(hui) 受到影響,另外,如果工作溫升過高,或者外部磁場過大,磁珠的阻抗都會受到不利的影響。 使用片式磁珠和片式電感的原因: 是使用片式磁珠還是片式電感主 要還在於應用。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時,使用片式磁珠是最佳的選擇。 片式磁珠和片式電感的應用場合:
片式電感: 射頻(RF)和無線通訊,信息技術設備,雷達檢波器,汽車,蜂窩電話,尋呼機,音頻設備,PDAs(個人數字助理),無線遙控係統以及低壓供電模塊等。
片式磁珠: 時鍾發生電路,模擬電路和數字電路之間的濾波,I/O輸入/輸出內部連接器(比如串口,並口,鍵盤,鼠標,長途電信,本地局域網),射頻 (RF)電路和易受幹擾的邏輯設備之間,供電電路中濾除高頻傳導幹擾,計算機,機,錄像機(VCRS),電視係統和手提電話中的EMI噪聲抑止。
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