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      磁珠與電感的區別 磁珠怎么選型

      2021.03.09   瀏覽:1886   資訊來源:admin
      請簡單說一下你對磁珠的認識?

      磁珠是一種電感型EMI靜噪濾波器,實物和電感很像,現在用的最多的是鐵氧體磁珠(Ferrite Bead)。

      磁珠的單位是歐姆,根據型號的不同,可以抑制幾MHz~幾GHz的噪聲,經常被用在信號線和電源線上(串聯使用)。
      磁珠和電容、電感濾除噪聲有很大不同,電容主要提供一個地阻抗路徑(隔直通交),電感是將噪聲反射出去(隔交通直),磁珠如何濾除噪聲在下面會提及。

      ▉ 磁珠和電感的相同點和不同點?

      磁珠和電感的在電路中的符號是一樣的,卻是不一樣的器件,磁珠單位是歐姆(Ω),電感單位是亨(H)。

      磁珠由氧磁體組成,電感由磁芯和線圈組成,磁珠把交流信號轉化為熱能,電感把交流存儲起來,緩慢的釋放出去,所以說電感是儲能,而磁珠是能量轉換(消耗)器件。

      我們都知道EMI有兩個途徑,輻射和傳導,磁珠和電感都可以解決EMC和EMI問題,但是側重點不同。

      磁珠主要解決輻射干擾問題,信號線上多用磁珠,某一些高頻電路如RF、振蕩電路、DDR SDRAM等都需要在電源輸入部分加磁珠。

      電感主要解決傳導干擾問題,高頻電感主要用于中低頻濾波電路、RF匹配等,功率電感主要用于DC-DC電路中。

      ▉ 磁珠的主要參數有哪些?并做解釋

      ① 阻抗|Z|:業界習慣,磁珠的阻抗由100MHz時的阻抗確定,所以我們經常在磁珠的SPEC里看到100R@100MHz,指的是在100MHz頻率下,磁珠的阻抗是100R,阻抗越大,抑制噪聲的效果越好,有一些高頻磁珠給出的阻抗是在1GHz頻率下。

      阻抗Z頻率特性

      有一點需要注意,在100MHz時,磁珠的阻抗并不是最大的,所以在選型時可以根據噪聲頻點,選擇頻點附近阻抗最大的型號。

      100MHz在某種意義上只是一個標準,僅僅只是一個標準,個人覺得并沒有太大的實際意義,因為磁珠在實際的應用中,隨著頻率的改變,阻抗會相應的發生變化。

      所以說,單點接地用磁珠的情況很少,需要提前評估噪聲的頻率范圍。

      ② 直流電阻DCR:指直流電流通過磁珠時,磁珠呈現的電阻值,DCR一般越小越好,對有用信號的衰減越小。

      ③ 額定電流Rated Current:指磁珠正常工作時允許的最大電流。

      ▉ 磁珠的直流重疊特性是什么?

      我們都知道在電容上加不同的直流電壓,電容容量是會變化的,磁珠也有同樣的直流重疊特性,片狀鐵氧體磁珠是一種使用鐵氧體的電感器。因此,當大電流通過時,需要特別注意由于磁飽和所造成的性能改變。



      通過磁珠的電流增大時,其阻抗會下降,阻抗下降就意味著抑制噪聲的性能會變差,電流減小時,阻抗又會變大,性能會復原。

      所以在選型時,我們要考慮好額定電流和阻抗這兩個參數。

      ▉ 如何理解磁珠的等效模型

      磁珠的等效模型可以簡化為一個電感和一個電阻串聯,當然還會有DCR和寄生電容參數,在這里不作說明。

      磁珠的簡化等效電路

      電感和電阻都是頻率的函數,所以磁珠的阻抗為Z=R+JWL,下圖所示,箭頭處對應的頻率稱之為交叉頻率,有的叫轉折頻率。

      小于交叉頻率,Z和XL幾乎是重合的,此時的磁珠呈感性,小電感,此時反射噪聲;大于交叉頻率時,Z和R曲線幾乎是重合的,此時磁珠呈電阻特性,大電阻,起吸收噪聲并轉變為熱能的作用。

      交叉頻率越大,磁珠呈現感性的頻段越寬,對低頻的吸收能力越弱,對高頻的吸收能力越強。交叉頻率越小,磁珠呈現感性的頻段越窄,對低頻的吸收能力越強,對高頻的吸收能力越弱。

      ▉ 磁珠選型注意事項

      ① 分析有用信號和噪聲的頻率

      噪聲的頻段要大于交叉頻率,便于磁珠吸收噪聲而不是反射噪聲;信號的頻率小于交叉頻率,防止信號被衰減。

      ② 考慮DCR的大小

      直流電路中,防止DCR過大,導致信號衰減,比如5V 500mA的電源,經過一個DCR=1R的磁珠時,電壓會衰減500mA*1R=0.5V。

      一般情況下,交流阻抗越大,濾除噪聲好,但是DCR也會大,對有用信號有衰減,所以這是一個權衡的過程。

      ③ 考慮額定電流的大小

      不要為了省成本,而一味選擇低額定電流的磁珠,考慮到直流重疊特性,隨著電流的變大,阻抗下降,吸收噪聲性能也會下降。

      舉個例子,某電路大部分時間工作電流為300mA以下,最高會到400mA,但是很少,此時可以選擇額定電流為400mA的磁珠。

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