磁珠的選型和使用


 

磁珠主要特性參數:

1.阻抗IzI600@100MHz(ohm):這里指100MHz頻率下的交流阻抗位600ohm;

2.DRC直流阻抗(最好小於1ohm):低的DRC可以保證最小壓降,帶載能力強;

3.額定電流:表示磁珠正常工作時允許的最大電流;

4.阻抗頻率曲線:如下圖一般來說頻率越高阻抗越大,但是有個極值點。

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 它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干擾沿着線路傳輸和輻射(EMI)。電源線去噪是磁珠常見的應用場景,碩凱電子小編給大家總結幾點,電源線去噪時,磁珠的選型要點:

從構成上來看,磁珠是由氧磁體組成,而電感則是由磁芯和線圈組成。

  從原理上來看,磁珠是把交流信號轉化為熱能,電感是把交流存儲起來並緩慢釋放出去。

  從功能上來看,磁珠是用來吸收超高頻信號(例如RF電路,PLL,振盪電路等),而電感是一種儲能元件,用在LC振盪電路、中低頻濾波電路等,其應用頻率范圍很少超過50MHz。

  面對復雜的電路工作,要如何在萬千磁珠中選中合適你的那一顆呢?今天行業老鳥手把手教你磁珠選型大法,拿穩了!

  磁珠選型大法(電源線去噪or信號線去噪)

  對症下葯是醫者原則,行業老鳥表示不服:磁珠選型也要對症下葯!

  磁珠的應用場景分為電源線去噪和信號線去噪這兩種,因此選型也要區別對待:

用於電源線去噪時應注意以下幾點

  第一,你要知道開關電源的工作頻率。

  一般來講,電源產生的輻射EMI噪聲,通常在小於 100MHz-300MHz之間。 因此,選磁珠要選峰值頻率小於300MHz低頻型的磁珠。

  第二,你要知道電源的工作電流。

  對於那些放置於開關或非直流信號的磁珠,通常要講交流信號轉換有效值,以此來選擇磁珠的額定電流。額定電流值也是電源線磁珠最大的選擇要點。

  第三,在滿足排版空間設計要求的情況下,你要盡力選擇大大大大大大大尺寸的磁珠。

  第四,用電源線去噪的磁珠,DCR也是十分關鍵的參數。

  尤其是對於電池供電的便攜設備,應盡量選用DCR小的磁珠,以提高電源效率。

  第五,磁珠的抗阻曲線要盡量平坦。

  這樣才能保證最大限度地濾除電源的高次諧波噪音。

  用於信號線去噪 應注意以下幾點

  第一,搞清楚信號的工作頻率。

  原則上磁珠的阻抗峰值頻率應至少高於信號的有效帶寬,否則會影響影響信號完整性,從而影響到系統的正常工作。

  第二,要知道信號電流。

  大多數信號(比如視頻信號)並沒有太大的電流輸出,選型時不需要考慮磁珠的額定電流。但部分信號(比如音頻信號)是有功率輸出的,在這種情況下就要考慮輸出電流。

  用於信號線的磁珠,通常不需要考慮磁珠DCR,磁珠的尺寸要越小越好。最后就是磁珠的阻抗曲線要盡量陡峭,以避免影響信號完整性。

除了電源線去噪之外,片式磁珠還有更多的應用場合: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)電路和易受干擾的邏輯設備之間,供電電路中濾除高頻傳導干擾,計算機,打印機,錄像機(VCRS),電視系統和手提電話中的EMI噪聲抑止。

 

 磁珠和電感的區別

電感是儲能元件,而磁珠是能量轉換(消耗)器件

電感多用於電源濾波回路,磁珠多用於信號回路,用於EMC對策磁珠主要用於抑制電磁輻射干擾,而電感用於這方面則側重於抑制傳導性干擾。兩者都可用於處理EMC、EMI問題。磁珠是用來吸收超高頻信號,象一些RF電路,PLL,振盪電路,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振盪電路,中低頻的濾波電路等,其應用頻率范圍很少超過錯50MHZ。地的連接一般用電感,電源的連接也用電感,而對信號線則采用磁珠? 

但實際上磁珠應該也能達到吸收高頻干擾的目的啊?而且電感在高頻諧振以后都不能再起電感的作用了,先必需明白EMI的兩個途徑,即:輻射和傳導,不同的途徑采用不同的抑制方法。前者用磁珠,后者用電感。對於扳子的IO部分,是不是基於EMC的目的可以用電感將IO部分和扳子的地進行隔離,比如將USB的地和扳子的地用10uH的電感隔離可以防止插拔的噪聲干擾地平面?電感一般用於電路的匹配和信號質量的控制上。在模擬地和數字地結合的地方用磁珠。在模擬地和數字地結合的地方用磁珠。數字地和模擬地之間的磁珠用多大,磁珠的大小(確切的說應該是磁珠的特性曲線),取決於你需要磁珠吸收的干擾波的頻率,為什么磁珠的單位和電阻是一樣的呢??都是歐姆!!磁珠就是阻高頻嘛,對直流電阻低,對高頻電阻高,不就好理解了嗎, 比如1000R@100Mhz就是說對100M頻率的信號有1000歐姆的電阻,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上一般會附有頻率和阻抗的特性曲線圖。一般以100MHz為標准,比如2012B601,就是指在100MHz的時候磁珠的Impedance為600歐姆。

 

 

補充:

 

磁珠的選型:
磁珠主要用於EMI差模噪聲抑制,他的直流阻抗很小,在高頻下卻有較高阻抗,一般說的600R是指

 

100MHZ測試頻率下的阻抗值。選擇磁珠應考慮兩方面:一是電路中噪聲干擾的情況,二是需要通過的

 

電流大小。要大概了解噪聲的頻率、強度,不同的磁珠的頻率阻抗曲線是不同的,要選在噪聲中心頻

 

率磁珠阻抗較高的那種。噪聲干擾大的要選阻抗高一點的,但並不是阻抗越高越好,因為阻抗越高

 

DCR也越高,對有用信號的衰減也越大。但一般也沒有很明確的計算和選擇的標准,主要看實際使用

 

的效果,120R-600R之間都很常用。然后要看通過電流大小,如果用在電源線部分則要選額定電流較

 

大的型號,用在信號線部分則一般額定電流要求不高。另外磁珠一般是阻抗越大額定電流越小。
     磁珠的選擇要根據實際情況來進行。比如對於3。3V、300mA電源,要求3。3V不能低於3。0V

 

,那么磁珠的直流電阻DCR就應該小於1R,這種情況一般選擇0。5R,放置參數漂移。對噪聲的抑止能

 

力來說,如果要求對於100MHZ的、300mVpp的噪聲,經過磁珠以后達到50mVpp的水平,假設負載為45

 

歐姆,那么就應該選擇225R@100Mhz,DCR<1R的磁珠
樓上的,45歐的阻抗是怎么估計出來的?225R又是怎么算出來的?
(45ohm/50mV)*250mV=225ohm
首先你要知道你要濾除的噪聲的頻段,然后選一個在該頻段選一個合適的阻抗(實際的可以通過仿真

 

得出大概要多大,仿真模型可以向廠商要),第二步確定該電路通過的最大電流,電路流過的電流確

 

定了也意味着你要選多大額定電流的磁珠,接下來是確定磁珠的DCR(直流阻抗),根據后一級電路

 

電壓供電的范圍就能算出允許的磁珠的DCR的范圍。封裝的話自己看着辦了。最后提醒一下啊,磁珠

 

的阻抗在你加電壓后和規格書上的有點差別
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范圍為多少;

 

  2、噪聲源是誰;

 

  3、需要多大的噪聲衰減;

 

  4、環境條件是什么(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+:=fL來描

 

述。典型的阻抗曲線如下圖所示:通過這一曲線,選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內具有最大阻抗而

 

在低頻和直流下信號衰減盡量小的磁珠型號。 片式磁珠在過大的直流電壓下,阻抗特性會受到影響

 

,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)電路和易受干擾的邏輯設備之間,供電電路中濾除高頻傳導干擾,

 

計算機,打印機,錄像機(VCRS),電視系統和手提電話中的EMI噪聲抑止。
在產品數字電路EMC設計過程中,我們常常會使用到磁珠,那么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程

 

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范圍內保持較高的阻抗,從而提高高頻濾波效能。

 

    在低頻段,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,電磁干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后干擾增強的現象。

 

    在高頻段,阻抗由電阻成分構成,隨着頻率升高,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,電磁干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制電路板、電源線和數據線上。如在印制板的電源線入口端加上鐵

 

氧體抑制元件,就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環或磁珠專用於抑制信號線、電源線上的高頻干擾和

 

尖峰干擾,它也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。
    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)電路和易受干擾的邏輯設備之間,供電電路中濾除高頻傳導干擾,計算機,打印

 

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為標准,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。

 

 

 

 

 

 


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM