磁珠專用于抑制信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾,還具有吸收靜電脈沖的能力。磁珠是用來吸收超高頻信號,像一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲器電路(DDRSDRAM,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠。那么磁珠是如何工作的?又該如何選擇?下面一起來看看:
1.原理
磁珠的主要原料為鐵氧體。鐵氧體是一種立方晶格結構的亞鐵磁性材料。鐵氧體材料為鐵鎂合金或鐵鎳合金,它的制造工藝和機械性能與陶瓷相似,顏色為灰黑色。電磁干擾濾波器中經常使用的一類磁芯就是鐵氧體材料,許多廠商都提供專門用于電磁干擾抑制的鐵氧體材料。這種材料的特點是高頻損耗非常大,具有很高的導磁率,它可以使電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產生的電容最小。對于抑制電磁干擾用的鐵氧體,最重要的性能參數為磁導率μ和飽和磁通密度Bs。磁導率μ可以表示為復數,實數部分構成電感,虛數部分代表損耗,隨著頻率的增加而增加。
因此,它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯電路,L和R都是頻率的函數。當導線穿過這種鐵氧體磁芯時,所構成的電感阻抗在形式上是隨著頻率的升高而增加,但是在不同頻率時其機理是完全不同的。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,并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,電磁干擾被吸收并轉換成熱能的形式耗散掉。
2.型號命名方法
磁珠的型號一般由下列五部分組成:
第一部分:類別,多用字母表示.
第二部分:尺寸,用數字表示(英制)
第三部分:材料,用字母表示,其中X代表小型。
第四部分:阻抗,100MHz 時阻抗
第五部分:包裝方式,用字母表示
如某型號磁珠命名如下
鐵氧疊層片式磁珠(普通型)
Ferrite chip beads
尺寸:1005 (0402)1608(0603)2012(0805)
產品規格命名
應指出的是,目前磁珠型號命名方法各生產廠有所不同,尚無統一的標準。
3.選型
磁珠主要用于 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,但并不是阻抗越高越好,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準,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。
選擇注意事項
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。
本文總結了磁珠的工作原理、型號命名方法、選型以及選擇注意事項。磁珠種類很多,制造商應提供技術指標說明,特別是磁珠的阻抗與頻率關系的曲線。有的磁珠上有多個孔洞,用導線穿過可增加元件阻抗(穿過磁珠次數的平方),不過在高頻時所增加的抑制噪聲能力不可能如預期的多,而用多串聯幾個磁珠的辦法會好些。
審核編輯:湯梓紅
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