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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。 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 感把交流存储起来,缓慢的释放出去。 阻比电感小得多。 易用,滤除高频噪声效果显着。 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。 ,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。 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。 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。 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。 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。 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。 源线入口端加上铁氧体抑制元件,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。 影响,磁珠长度越长抑制效果越好。 ,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,而电感是一种储能元 件,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元件和EMI滤波器元件 。这些元件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。表面贴装元件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定义为元件 在没有交流信号下的直流电阻。 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。 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: 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。 显著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。 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。 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。 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元件构成的,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。 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,抑制元件横截面越大,越不易 饱和,可承受的偏流越大。 造成饱和,降低了元件性能;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。 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。 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. |
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