乾貨|如何選擇磁珠進行濾波處理?

2020-11-23 電子工程專輯

在產品數字電路EMC設計過程中，我們常常會使用到磁珠，那麼磁珠濾波的原理以及如何使用呢？ 


鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金，這種材料具有很高的導磁率，他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產生的電容最小。鐵氧體材料通常在高頻情況下應用，因為在低頻時他們主要呈電感特性，使得線上的損耗很小。在高頻情況下，他們主要呈電抗特性比並且隨頻率改變。實際應用中，鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實際上，鐵氧體較好的等效於電阻以及電感的並聯，低頻下電阻被電感短路，高頻下電感阻抗變得相當高，以至於電流全部通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置，高頻能量在上面轉化為熱能，這是由他的電阻特性決定的。


鐵氧體磁珠與普通的電感相比具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時呈現電阻性，相當於品質因數很低的電感器，所以能在相當寬的頻率範圍內保持較高的阻抗，從而提高高頻濾波效能。
阻抗由電感的感抗構成，低頻時R很小，磁芯的磁導率較高，因此電感量較大，L起主要作用，電磁幹擾被反射而受到抑制；並且這時磁芯的損耗較小，整個器件是一個低損耗、高Q特性的電感，這種電感容易造成諧振因此在低頻段，有時可能出現使用鐵氧體磁珠後幹擾增強的現象。
阻抗由電阻成分構成，隨著頻率升高，磁芯的磁導率降低，導致電感的電感量減小，感抗成分減小但是，這時磁芯的損耗增加，電阻成分增加，導致總的阻抗增加，當高頻信號通過鐵氧體時，電磁幹擾被吸收並轉換成熱能的形式耗散掉。

鐵氧體抑制元件廣泛應用於印製電路板、電源線和數據線上。如在印製板的電源線入口端加上鐵氧體抑制元件，就可以濾除高頻幹擾。鐵氧體磁環或磁珠專用於抑制信號線、電源線上的高頻幹擾和尖峰幹擾，它也具有吸收靜電放電脈衝幹擾的能力。  
使用片式磁珠還是片式電感主要還在於實際應用場合。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。
片式電感：射頻（RF）和無線通訊，信息技術設備，雷達檢波器，汽車電子，蜂窩電話，尋呼機，音頻設備，PDAs（個人數字助理），無線遙控系統以及低壓供電模塊等。
片式磁珠：時鐘發生電路，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，滑鼠，長途電信，本地區域網），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，印表機，錄像機（VCRS）,電視系統和手提電話中的EMI噪聲抑止。
磁珠的單位是歐姆，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，比如是在100MHz頻率的時候磁珠的阻抗相當於1000歐姆。針對我們所要濾波的頻段需要選取磁珠阻抗越大越好，通常情況下選取600歐姆阻抗以上的。
另外選擇磁珠時需要注意磁珠的通流量，一般需要降額80％處理，用在電源電路時要考慮直流阻抗對壓降影響。

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