在成品電路板上,我們會看到一些導(dǎo)線或元件的引腳上套有黑色的小磁環(huán),這就是本文要介紹的磁珠。
磁珠的全稱為鐵氧體磁珠濾波器(另有一種是非晶合金磁性材料制作的磁珠),是一種抗干擾元件,濾除高頻噪聲效果顯著。
鐵氧體材料的特點(diǎn)是高頻損耗非常大,具有很高的導(dǎo)磁率,使電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。當(dāng)磁珠中有電流穿過時(shí),鐵氧體對低頻電流幾乎沒有什么阻抗,而對較高頻率的電流會產(chǎn)生較大的衰減。
對于抑制電磁干擾用的鐵氧體,最重要的性能參數(shù)為磁導(dǎo)率μ和飽和磁通密菳s。它的等效電路為一個(gè)電感和一個(gè)電阻串聯(lián),兩個(gè)元件的值都與磁珠的長度成比例。當(dāng)導(dǎo)線穿過這種鐵氧體磁芯時(shí),所構(gòu)成的電感阻抗是隨著頻率的升高而增加。高頻電流在其中以熱量形式散發(fā)。
在低頻段,阻抗由電感的感抗構(gòu)成。低頻時(shí)R很小,磁芯的磁導(dǎo)率較高,因此電感量較大,L起主要作用,電磁干擾被反射而受到抑制,并且這時(shí)磁芯的損耗較小.整個(gè)器件是一個(gè)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(shí)可能出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后,干擾增強(qiáng)的現(xiàn)象。
在高頻段,阻抗由電阻成分構(gòu)成,隨著頻率升高,磁芯的磁導(dǎo)率降低,導(dǎo)致電感的電感量減小,感抗成分減小。這時(shí)磁芯的損耗增加,電阻成分增加,導(dǎo)致總的阻抗增加。當(dāng)高頻信號通過鐵氧體時(shí),電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能的形式耗散掉。
鐵氧體磁珠廣泛應(yīng)用于印制電路板,如在印制板的電源線入口端套上磁珠(較大的磁環(huán)),就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)或磁珠專用于抑制信號摺⒌繚聰呱系母咂蹈扇藕圖夥甯扇牛簿哂形站駁綬諾緶齔甯扇諾哪芰Α?nbsp; 電感是儲能元件,而磁珠是能量轉(zhuǎn)換(消耗)器件。電感多用于電源濾波回路,側(cè)重于抑制傳導(dǎo)性干擾;磁珠多用于信號回路,主要用于EMI(電磁兼容)方面。磁珠用來吸收超高頻信號,例如在一些RF電路、PLL、振蕩電路、含超高頻存儲器電路等,都需要在電源輸入部分加磁珠。
磁珠的單位是歐姆,是按照它在某一頻率下產(chǎn)生的阻抗來標(biāo)稱的。磁珠的數(shù)據(jù)參數(shù)表(DATASHEET)上,一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖,常以100MHz為標(biāo)準(zhǔn),比如600R@100MHz,意思就是在100MHz頻率時(shí)磁珠的阻抗相當(dāng)于600歐姆。
例如某磁珠參數(shù)為120Ω,25%,3A,1206,是指在頻率1OOMHz時(shí),阻抗值為1200,允許誤差是:±25%,允許穿過的標(biāo)稱最大電流為3A;1206是外形尺寸,EIAl206(英制:英寸)等同于JIS/IEC3216(國際單位制:毫米),即長3.2mm、寬1.6mm。
磁環(huán)和磁珠對高頻成分起吸收作用,也稱為吸收濾波器。普通濾波器由無損耗的電抗元件構(gòu)成,又叫反射濾波器。當(dāng)反射濾波器與信號源阻抗不匹配時(shí),就會有一部分能量被反射回信號源,造成干擾電平的增強(qiáng)。為解決這一弊端,可在濾波器的進(jìn)線上使用鐵氧體磁環(huán)或磁珠,利用它們對高頻信號的渦流損耗,把高頻威分轉(zhuǎn)化為熱損耗。
磁珠抑制開關(guān)噪聲屬于主動抑制型。通常噪聲濾波器只能吸收已發(fā)生的噪聲,屬于被動抑制型。磁珠則能抑制開關(guān)噪聲的產(chǎn)生,屬于主動抑制型。磁珠可廣泛用于高頻開關(guān)電源、錄像機(jī)、電子測量儀器、以及各種對噪聲要求非常嚴(yán)格的電路中。 不同的鐵氧體抑制元件,有不同的最佳抑制頻率范圍。通常磁導(dǎo)率越高,抑制頻率越低。此外,鐵氧體體積越大,抑制效果越好。在體積一定時(shí),長而細(xì)的形狀比短而粗的抑制效果好,內(nèi)徑越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情況下,還存在鐵氧體飽和的問題,抑制元件橫截面越大,越不易飽和,可承受的偏流也越大。