深圳振華富磁珠的原理及應(yīng)用技術(shù)交流(已修改)
2025-01-18 10:30 本頁(yè)面
【正文】 1 磁珠的原理及應(yīng)用 深圳振華富電子有限公司 陸松杰 （ 13510017582） 王立忠 （ 18923798018） 一、磁珠的基本原理 引言 由于電磁兼容的迫切要求，電磁干擾 (EMI)抑制元件獲得了廣泛的應(yīng)用 。然而實(shí)際應(yīng)用中的電磁兼容問(wèn)題十分復(fù)雜，單單依靠理論知識(shí)是完全不夠的，它更依賴于廣大電子工程師的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。為了更好地解決電子產(chǎn)品的電磁兼容性這一問(wèn)題，還要考慮接地、電路與 PCB 板設(shè)計(jì)、電纜設(shè)計(jì)、屏蔽設(shè)計(jì)等問(wèn)題。本文通過(guò)介紹磁珠的基本原理和特性來(lái)說(shuō)明它在電子設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)中的重要性與 應(yīng)用，以期為設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí)提供必要的參考。 磁珠的特點(diǎn) 磁珠的主要原料為鐵氧體。這種材料的特點(diǎn)是高頻損耗非常大，具有很高的導(dǎo)磁率，它可以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。鐵氧 體磁珠 通常應(yīng)用于高頻情況，因?yàn)樵诘皖l時(shí) 它們 損耗很小 主要呈現(xiàn)電感特性 。在高頻情況下，它們主要呈現(xiàn)電抗特性并且隨頻率改變。磁珠實(shí)質(zhì)上雖然是一個(gè)感性元件，但在功能、作用上與電感有所不同 。電感的基本功能是電路諧振和扼流電抗。主要用于高頻振蕩、高頻扼流和高頻濾波等。磁珠的主要功能是消除存在于線路中的 高頻 噪聲，扮演著高頻電阻（衰減器 ）的角色，它允許直流信號(hào)和較低頻信號(hào)通過(guò)，能濾除 20MHz 以上的高頻信號(hào)。 主要應(yīng)用于模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波隔離，I/O(輸入 /輸出 )端口電路，射頻 (RF)電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間，電源電路以及需要抑制 EMI 等場(chǎng)合。 磁珠的參數(shù) 磁珠主要有三個(gè)參數(shù)，阻抗值（ Z）、額定電流（ Ir）、直流電阻（ DCR）。 磁珠阻抗值的單位是歐姆，因?yàn)榇胖榈淖杩故前凑账谀骋活l率點(diǎn)產(chǎn)生的阻抗值來(lái)標(biāo)稱的。阻抗 Z 是磁珠中最重要的參數(shù)，阻抗 Z 可表示為： Z =√ R(f)178。 +〔 X(f)〕 178。 （ 1） 式中：電阻 R(f)和感抗 X(f) 均為頻率的函數(shù)。 阻抗 Z 的大小與頻率緊密相關(guān)， 通常產(chǎn)品手冊(cè)上所給出磁珠的阻抗 是 表示 在100MHz 頻率點(diǎn) 的測(cè)量值 ， 一般阻抗值 (Z)的誤差范圍是177。 25%。 在選用磁珠時(shí) 除了要考慮阻抗值以外，還要兼顧磁珠的額定電流 和直流電阻。 磁珠的頻譜曲線圖。 從圖一中我們看到，蘭色區(qū)域?yàn)榈皖l區(qū)域，一般信號(hào)工作區(qū)域。在紅色區(qū)域?yàn)楦哳l區(qū)域， Z 曲線在藍(lán)色區(qū)域顯示的阻抗值較小，而在紅色區(qū)域顯示的阻抗值較大 。 2 正是利用磁珠的這一阻抗頻率特性來(lái)抑制高頻噪聲信號(hào)。 磁珠一般是串接在電路中使用 的，在低頻段磁珠的 R(f)很小 ，磁珠 阻抗 主要 由電感的感抗構(gòu)成， 在 低頻時(shí)磁芯的磁導(dǎo)率較高， 而存在很小的 電感量 ， 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。就磁珠而言， 存在于磁珠中的 這種電感 在實(shí)際使用時(shí)電感量值很小，一般可忽略 不計(jì) 。 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)致電感量減小而使 感抗成分減小 ，但是這時(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(hào)通過(guò)鐵氧體時(shí)，電磁干擾被 吸收以轉(zhuǎn)換 成熱能的形式耗散掉。 因而鐵氧體抑制元件廣泛應(yīng)用于各種電子電路 、電源線和數(shù)據(jù)線上 。 圖一 阻抗曲線圖 例 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。鐵氧體磁珠專用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻干擾和尖峰干擾， 也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。 磁珠的工作原理 磁珠一般是串接在電路中工作的， 從圖二 我們可以看出磁珠 Z 串接在電路中與負(fù)載 ZL 形成一個(gè)分壓比的關(guān)系 (若 不考慮信號(hào)源內(nèi)阻的影響 )，分壓公式： 從式中看出 VL 輸出信號(hào)由 ZL(負(fù)載阻抗 )和 Z(磁珠阻抗 )對(duì) VS 信號(hào)分壓而得到。 因磁珠 Z 的阻抗是頻率的函數(shù)，在高頻段比低頻段的阻抗值 (對(duì)直流信號(hào)相當(dāng)于通路 )要大，對(duì)高頻信號(hào)來(lái)說(shuō)比低頻信號(hào)衰減要大得多。在選用時(shí)要考慮有用信號(hào)工作頻率是多少，使磁珠對(duì)有用信號(hào)衰減要盡量小而對(duì)無(wú)用的高頻信號(hào)衰減要大。 3
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