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磁珠与电感的区别 一对好基友

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发表于 2016-10-12 09:17:49 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    磁珠是被动元器件家族的一个分支。磁珠等效于电阻和电感并联,但电阻值和电感值都随频率而变化。磁珠比起普通电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果。作为电源滤波,可以使用电感。磁珠在电路中的符号就是电感,但是从型号上就可看出使用的是磁珠。
       在电路功能上,磁珠和电感的原理相同的,只是频率特性不同罢了。磁珠由氧磁体组成,电感则由磁心和线圈组成,磁珠把交流信号转化为热能,而电感却是把交流存储起来,缓慢的释放出去。磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠是用来吸收超高频信号,像一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDRSDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件,用在LC振荡电路,中低频的滤波电路等,其应用频率范围很少超过50MHZ。
磁珠的选型:分为电源线去噪和信号线去噪
       磁珠的单位是欧姆Ohm,而电感的单位是亨利H,这一点要特别注意。因为磁珠的单位是按照它在某一频率所产生的阻抗来标称的,所以磁珠的单位是欧姆。磁珠的规格书,一般会提供频率和阻抗的特性曲线图,一般以100MHz为标准,比如600R@100MHz,意思就是在100MHz频率的时候,磁珠的阻抗相当于600欧姆。磁珠的应用场景,一般分为电源线去噪和信号线去噪这两种,故磁珠选型,也需按照场景而分别对待 。 如下图:

                              
A)假如磁珠用于电源线去噪,选型需注意如下要点:
       首先,要知道开关电源的工作频率。通常大多数开关电源工作于几百KHz,少数的也可以工作到几MHz. 这个频率基本上是在传导辐射的频率范围。对于起始于30MHz辐射频率来讲,属于低频的范围。一般来讲,电源产生的辐射EMI噪声,通常在小于 100MHz-300MHz范围. 因此,选磁珠要选峰值频率小于300MHz低频型的磁珠。
       其次,要知道电源的工作电流。对于那些放置于开关或非直流信号的磁珠,通常要讲交流信号转换有效值,以此来选择磁珠的额定电流。额定电流值也是电源线磁珠最大的选择要点。至于用于电源线的磁珠尺寸,在满足排版空间设计要求情况下,要尽量选用大尺寸的磁珠。
       此外,用于电源线去噪的磁珠,DCR也是十分关键的参数,特别是对于电池供电的便携式设备,像手机,平板电脑,相机等。应尽量选用DCR小的磁珠用于电源线,以提高电源效率。
       最后,磁珠的阻抗曲线要尽量平坦,以最大限度的滤除电源的高次谐波噪声。
(B)假如磁珠用于信号线去噪音,那应该如何选择磁珠的种类呢?
       首先,我们要知道磁珠用于何种信号线,比如是音频,视频还是其他,搞清楚信号的工作频率。原则上,磁珠的阻抗峰值频率应至少高于信号的有效带宽,否则会影响影响信号完整性,从而影响到系统的正常工作。即使对于像音频之类的低频信号,因音频信号通常是由音频解码器解码而来,其EMI噪声通常是音频解码器的几十MHz的时钟频率谐波。因此,即使是低频的音频信号,其EMI噪声通常也会是高达几十甚至几百MHz的高频噪声。
       其次,要知道信号电流。对于大多数信号而言,像视频,RS232等,仅仅是信号而已,并没有太大的电流输出,因此通常不需要考虑磁珠的额定电流。但对于音频信号,通常是有功率输出的,此时磁珠的选择就要考虑输出电流。此时要将音频信号折算成有效值来选取适当额定电流的磁珠。峰值阻抗应选择在可能出现EMI问题的频率点附近。用于高速信号的磁珠要注意阻抗匹配,比如用于视频信号线的磁珠阻抗在100MHz左右要在50欧姆左右。用于信号线的磁珠,通常不需要考虑磁珠DCR,磁珠的尺寸要越小越好。最后就是磁珠的阻抗曲线要尽量陡峭,以避免影响信号完整性
铁氧体磁珠的市场前景以及未来趋势
       铁氧体磁珠(Ferrite Bead)是目前应用发展很快的一种抗干扰组件,廉价、易用,滤除高频噪声效果显著, 例如村田的BLM系列磁珠,采用Ni-Zn铁氧体材料,市占率就非常之高 !
       此外,铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声,还可广泛应用于其他电路,其体积可做得很小。特别是在数字电路中,由于脉冲信号含频率很高的高次谐波,这也是电路高频辐射的主要根源,所以可在这种场合发挥出磁珠的作用。此外,铁氧体磁珠还广泛应用于信号电缆的噪声滤除。但是,磁珠最大的部分,还是被应用于电源线,滤除EMI噪音。

       目前小型化便携设备对低噪音要求已越来越高,所以磁珠的应用前景只会越来越明朗,而且其演变趋势也逐步朝着尺寸小型化,高阻抗值,低DCR, 大电流等等方向去不断发展演化 。

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