基礎知識:電路設計中磁珠選用技巧
發布時間:2019-06-25 責任編輯:xueqi
【導讀】使用貼片磁珠和貼片電感的原因:是使用貼片磁珠還是貼片電感主要還在於應用。在諧振電路中需要使用貼片電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時,使用貼片磁珠是最佳的選擇。那麼,如何選用合適的磁珠呢?

1、磁(ci)珠(zhu)的(de)單(dan)位(wei)是(shi)歐(ou)姆(mu),而(er)不(bu)是(shi)亨(heng)特(te),這(zhe)一(yi)點(dian)要(yao)特(te)別(bie)注(zhu)意(yi)。因(yin)為(wei)磁(ci)珠(zhu)的(de)單(dan)位(wei)是(shi)按(an)照(zhao)它(ta)在(zai)某(mou)一(yi)頻(pin)率(lv)產(chan)生(sheng)的(de)阻(zu)抗(kang)來(lai)標(biao)稱(cheng)的(de),阻(zu)抗(kang)的(de)單(dan)位(wei)也(ye)是(shi)歐(ou)姆(mu)。磁(ci)珠(zhu)的(de)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1000R 100MHz,意思就是在100MHz頻率的時候磁珠的阻抗相當於600歐姆。
2、普通濾波器是(shi)由(you)無(wu)損(sun)耗(hao)的(de)電(dian)抗(kang)元(yuan)件(jian)構(gou)成(cheng)的(de),它(ta)在(zai)線(xian)路(lu)中(zhong)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)將(jiang)阻(zu)帶(dai)頻(pin)率(lv)反(fan)射(she)回(hui)信(xin)號(hao)源(yuan),所(suo)以(yi)這(zhe)類(lei)濾(lv)波(bo)器(qi)又(you)叫(jiao)反(fan)射(she)濾(lv)波(bo)器(qi)。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)病(bing),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bu同tong的de鐵tie氧yang體ti抑yi製zhi元yuan件jian,有you不bu同tong的de最zui佳jia抑yi製zhi頻pin率lv範fan圍wei。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。此ci外wai,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。網wang上shang某mou些xie大da牛niu研yan究jiu發fa現xian: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。
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,使用貼片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,低頻信號也會受到貼片磁珠的影響。
貼(tie)片(pian)磁(ci)珠(zhu)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)。
使用貼片磁珠的好處:
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。

要正確的選擇磁珠比較核心的幾點建議
不需要的信號的頻率範圍為多少;
噪聲源是誰;
是否有空間在PCB板上放置磁珠;
需要多大的噪聲衰減;
環境條件是什麼(溫度,直流電壓,結構強度);
電路和負載阻抗是多少;
前三條通過觀察廠家提供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+:=fLlaimiaoshu。tongguozheyiquxian,xuanzezaixiwangshuaijianzaoshengdepinlvfanweineijuyouzuidazukangerzaidipinhezhiliuxiaxinhaoshuaijianjinliangxiaodecizhuxinghao。tiepiancizhuzaiguodadezhiliudianyaxia,zukangtexinghuishoudaoyingxiang,lingwai,ruguogongzuowenshengguogao,huozhewaibucichangguoda,cizhudezukangdouhuishoudaobulideyingxiang。yekeyidaoshenzhendianzizhanshangqutiaoxuan。shiyongtiepiancizhuhetiepiandiangandeyuanyin:是使用貼片磁珠還是貼片電感主 要還在於應用。在諧振電路中需要使用貼片電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時,使用貼片磁珠是最佳的選擇。
貼片磁珠和貼片電感的應用場合
貼片電感: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。
貼片磁珠: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,錄像機(VCRS),電視係統和手提電話中的EMI噪聲抑止。
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