貼片磁珠

什么是磁珠？

磁珠有很高的電阻率和磁導(dǎo)率，他等效于電阻和電感串聯(lián)，但電阻值和電感值都隨頻率變化。 他比普通的電感有更好的高頻濾波特性，在高頻時(shí)呈現(xiàn)阻性，所以能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗，從而提高調(diào)頻濾波效果。
作為電源濾波，可以使用電感。磁珠的電路符號就是電感但是型號上可以看出使用的是磁珠在電路功能上，磁珠和電感是原理相同的，只是頻率特性不同罷了
磁珠由氧磁體組成，電感由磁心和線圈組成，磁珠把交流信號轉(zhuǎn)化為熱能，電感把交流存儲(chǔ)起來，緩慢的釋放出去。
磁珠對高頻信號才有較大阻礙作用，一般規(guī)格有100歐/100mMHZ ,它在低頻時(shí)電阻比電感小得多。
鐵氧體磁珠 (Ferrite Bead) 是目前應(yīng)用發(fā)展很快的一種抗干擾組件，廉價(jià)、易用，濾除高頻噪聲效果顯著。
在電路中只要導(dǎo)線穿過它即可（我用的都是象普通電阻模樣的，導(dǎo)線已穿過并膠合，也有表面貼裝的形式，但很少見到賣的）。當(dāng)導(dǎo)線中電流穿過時(shí)，鐵氧體對低頻電流幾乎沒有什么阻抗，而對較高頻率的電流會(huì)產(chǎn)生較大衰減作用。高頻電流在其中以熱量形式散發(fā)，其等效電路為一個(gè)電感和一個(gè)電阻串聯(lián)，兩個(gè)組件的值都與磁珠的長度成比例。磁珠種類很多，制造商應(yīng)提供技術(shù)指標(biāo)說明，特別是磁珠的阻抗與頻率關(guān)系的曲線。
有的磁珠上有多個(gè)孔洞，用導(dǎo)線穿過可增加組件阻抗（穿過磁珠次數(shù)的平方），不過在高頻時(shí)所增加的抑制噪聲能力不可能如預(yù)期的多，而用多串聯(lián)幾個(gè)磁珠的辦法會(huì)好些。
鐵氧體是磁性材料，會(huì)因通過電流過大而產(chǎn)生磁飽和，導(dǎo)磁率急劇下降。大電流濾波應(yīng)采用結(jié)構(gòu)上專門設(shè)計(jì)的磁珠，還要注意其散熱措施。
鐵氧體磁珠不僅可用于電源電路中濾除高頻噪聲（可用于直流和交流輸出），還可廣泛應(yīng)用于其它電路，其體積可以做得很小。特別是在數(shù)字電路中，由于脈沖信號含有頻率很高的高次諧波，也是電路高頻輻射的主要根源，所以可在這種場合發(fā)揮磁珠的作用。
鐵氧體磁珠還廣泛應(yīng)用于信號電纜的噪聲濾除。
以常用于電源濾波的HH-1H3216-500為例，其型號各字段含義依次為：
HH 是其一個(gè)系列，主要用于電源濾波，用于信號線是HB系列；
1 表示一個(gè)組件封裝了一個(gè)磁珠，若為4則是并排封裝四個(gè)的；
H 表示組成物質(zhì)，H、C、M為中頻應(yīng)用（50－200MHz），
T低頻應(yīng)用（50MHz），S高頻應(yīng)用（200MHz）；
3216 封裝尺寸，長3.2mm，寬1.6mm，即1206封裝；
500 阻抗（一般為100MHz時(shí)），50 ohm。
其產(chǎn)品參數(shù)主要有三項(xiàng)：
阻抗[Z]@100MHz (ohm) : Typical 50, Minimum 37;
直流電阻DC Resistance (m ohm): Maximum 20;
額定電流Rated Current (mA): 2500.

片式磁珠和片式電感的應(yīng)用場合：

貼片電感：射頻（RF）和無線通訊,信息技術(shù)設(shè)備,雷達(dá)檢波器,汽車電子,蜂窩電話,尋呼機(jī),音頻設(shè)備,PDAs（個(gè)人數(shù)字助理）,無線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。
片式磁珠：時(shí)鐘發(fā)生電路,模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波,I/O輸入/輸出內(nèi)部連接器（比如串口,并口,鍵盤,鼠標(biāo),長途電信,本地局域網(wǎng)）,射頻（RF）電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間,供電電路中濾除高頻傳導(dǎo)干擾,計(jì)算機(jī),打印機(jī),錄像機(jī)（VCRS）,電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。

磁珠和電感的區(qū)別

電感是儲(chǔ)能元件，而磁珠是能量轉(zhuǎn)換（消耗）器件。電感多用于電源濾波回路，側(cè)重于抑止傳導(dǎo)性干擾；磁珠多用于信號回路，主要用于EMI方面。磁珠用來吸收超高頻信號，象一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲(chǔ)器電路（DDR, SDRAM ,RAMBUS等）都需要在電源輸入部分加磁珠，而電感是一種儲(chǔ)能元件，用在LC振蕩電路、中低頻的濾波電路等，其應(yīng)用頻率范圍很少超過50MHz。

1.片式電感：在電子設(shè)備的 PCB 板電路中會(huì)大量使用感性元件和EMI濾波器元件。這些元件包括片式電感和片式磁珠，以下就這兩種器件的特點(diǎn)進(jìn)行描述并分析他們的普通應(yīng)用場合以及特殊應(yīng)用場合。表面貼裝元件的好處在于小的封裝尺寸和能夠滿足實(shí)際空間的要求。除了阻抗值，載流能力以及其他類似物理特性不同外，通孔接插件和表面貼裝器件的其他性能特點(diǎn)基本相同。在需要使用片式電感的場合，要求電感實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)基本功能：電路諧振和扼流電抗。諧振電路包括諧振發(fā)生電路，振蕩電路，時(shí)鐘電路，脈沖電路，波形發(fā)生電路等等。諧振電路還包括高Q帶通濾波器電路。要使電路產(chǎn)生諧振，必須有電容和電感同時(shí)存在于電路中。在電感的兩端存在寄生電容，這是由于器件兩個(gè)電極之間的鐵氧體本體相當(dāng)于電容介質(zhì)而產(chǎn)生的。在諧振電路中，電感必須具有高Q，窄的電感偏差，穩(wěn)定的溫度系數(shù)，才能達(dá)到諧振電路窄帶，低的頻率溫度漂移的要求。高Q電路具有尖銳的諧振峰值。窄的電感偏置保證諧振頻率偏差盡量小。穩(wěn)定的溫度系數(shù)保證諧振頻率具有穩(wěn)定的溫度變化特性。標(biāo)準(zhǔn)的徑向引出電感和軸向引出電感以及片式電感的差異僅僅在于封裝不一樣。電感結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)材料（通常為氧化鋁陶瓷材料）上繞制線圈，或者空心線圈以及鐵磁性材料上繞制線圈。在功率應(yīng)用場合，作為扼流圈使用時(shí)，電感的主要參數(shù)是直流電阻（DCR）,額定電流，和低Q值。當(dāng)作為濾波器使用時(shí)，希望寬的帶寬特性，因此，并不需要電感的高Q特性。低的DCR可以保證最小的電壓降，DCR定義為元件在沒有交流信號下的直流電阻。
2.片式磁珠：片式磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)（ PCB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著線路傳輸和輻射（EMI）。要消除這些不需要的信號能量，使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色（衰減器），該器件允許直流信號通過，而濾除交流信號。通常高頻信號為30MHz以上，然而，低頻信號也會(huì)受到片式磁珠的影響。
片式磁珠由軟磁鐵氧體材料組成，構(gòu)成高體積電阻率的獨(dú)石結(jié)構(gòu)。渦流損耗同鐵氧體材料的電阻率成反比。渦流損耗隨信號頻率的平方成正比。 使用片式磁珠的好處：
小型化和輕量化。在 射頻 噪聲頻率范圍內(nèi)具有高阻抗，消除傳輸線中的電磁干擾。 閉合磁路結(jié)構(gòu)，更好地消除信號的串繞。 極好的磁屏蔽結(jié)構(gòu)。降低直流電阻，以免對有用信號產(chǎn)生過大的衰減。

顯著的高頻特性和阻抗特性（更好的消除 RF 能量）。在高頻放大電路中消除寄生振蕩。有效的工作在幾個(gè)MHz到幾百M(fèi)Hz的頻率范圍內(nèi)。要正確的選擇磁珠，必須注意以下幾點(diǎn)： 不需要的信號的頻率范圍為多少。 噪聲源是誰。需要多大的噪聲衰減。 環(huán)境條件是什么（溫度，直流電壓，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度）。 電路和負(fù)載阻抗是多少。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?？傋杩雇ㄟ^ZR22πfL()2+:=fL來描述。典型的阻抗曲線可參見磁珠的DATASHEET。
通過這一曲線，選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內(nèi)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(huì)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(huì)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于應(yīng)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(shí)，使用片式磁珠是最佳的選擇。片式磁珠和片式電感的應(yīng)用場合： 片式電感：射頻（RF）和無線通訊，信息技術(shù)設(shè)備，雷達(dá)檢波器，汽車電子，蜂窩電話，尋呼機(jī)，音頻設(shè)備，PDAs（個(gè)人數(shù)字助理），無線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。片式磁珠：時(shí)鐘發(fā)生電路，模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波，I/O輸入/輸出內(nèi)部連接器（比如串口，并口，鍵盤，鼠標(biāo)，長途電信，本地局域網(wǎng)），射頻（RF）電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間，供電電路中濾除高頻傳導(dǎo)干擾，計(jì)算機(jī)，打印機(jī)，錄像機(jī)（VCRS）,電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。

要正確的選擇磁珠,必須注意以下幾點(diǎn)：不需要的信號的頻率范圍為多少。 噪聲源是誰。 需要多大的噪聲衰減。 環(huán)境條件是什么（溫度,直流電壓,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度）。 電路和負(fù)載阻抗是多少。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?？傋杩雇ㄟ^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(nèi)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(huì)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(huì)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于應(yīng)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(shí),使用片式磁珠是最佳的選擇。

如何選用磁珠？

1. 磁珠的單位是歐姆，而不是亨特，這一點(diǎn)要特別注意。因?yàn)榇胖榈膯挝皇前凑账谀骋活l率 產(chǎn)生的阻抗來標(biāo)稱的，阻抗的單位也是歐姆。磁珠的 DATASHEET上一般會(huì)提供頻率和阻抗的特性曲線圖，一般以100MHz為標(biāo)準(zhǔn)，比如1000R@100MHz，意思就是在100MHz頻率的時(shí)候磁珠的阻抗相當(dāng)于600歐姆。

2. 普通濾波器是由無損耗的電抗元件構(gòu)成的，它在線路中的作用是將阻帶頻率反射回信號源，所以這類濾波器又叫反射濾波器。當(dāng)反射濾波器與信號源阻抗不匹配時(shí)，就會(huì)有一部分能量被反射回信號源，造成干擾電平的增強(qiáng)。為解決這一弊病，可在濾波器的進(jìn)線上使用鐵氧體磁環(huán)或磁珠套，利用滋環(huán)或磁珠對高頻信號的渦流損耗，把高頻成分轉(zhuǎn)化為熱損耗。因此磁環(huán)和磁珠實(shí)際上對高頻成分起吸收作用，所以有時(shí)也稱之為吸收濾波器。
不同的鐵氧體抑制元件，有不同的最佳抑制頻率范圍。通常磁導(dǎo)率越高，抑制的頻率就越低。此外，鐵氧體的體積越大，抑制效果越好。在體積一定時(shí)，長而細(xì)的形狀比短而粗的抑制效果好，內(nèi)徑越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情況下，還存在鐵氧體飽和的問題，抑制元件橫截面越大，越不易飽和，可承受的偏流越大。
EMI吸收磁環(huán)/磁珠抑制差模干擾時(shí)，通過它的電流值正比于其體積，兩者失調(diào)造成飽和，降低了元件性能；抑制共模干擾時(shí)，將電源的兩根線（正負(fù)）同時(shí)穿過一個(gè)磁環(huán)，有效信號為差模信號，EMI吸收磁環(huán)/磁珠對其沒有任何影響，而對于共模信號則會(huì)表現(xiàn)出較大的電感量。磁環(huán)的使用中還有一個(gè)較好的方法是讓穿過的磁環(huán)的導(dǎo)線反復(fù)繞幾下，以增加電感量?？梢愿鶕?jù)它對電磁干擾的抑制原理，合理使用它的抑制作用。
鐵氧體抑制元件應(yīng)當(dāng)安裝在靠近干擾源的地方。對于輸入／輸出電路，應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進(jìn)、出口處。對鐵氧體磁環(huán)和磁珠構(gòu)成的吸收濾波器，除了應(yīng)選用高磁導(dǎo)率的有耗材料外，還要注意它的應(yīng)用場合。它們在線路中對高頻成分所呈現(xiàn)的電阻大約是十至幾百Ω，因此它在高阻抗電路中的作用并不明顯，相反，在低阻抗電路（如功率分配、電源或射頻電路）中使用將非常有效。
結(jié)論
由于鐵氧體可以衰減較高頻同時(shí)讓較低頻幾乎無阻礙地通過，故在EMI控制中得到了廣泛地應(yīng)用。用于EMI吸收的磁環(huán)/磁珠可制成各種的形狀，廣泛應(yīng)用于各種場合。如在PCB板上，可加在DC/DC模塊、數(shù)據(jù)線、電源線等處。它吸收所在線路上高頻干擾信號，但卻不會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生新的零極點(diǎn)，不會(huì)破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它與電源濾波器配合使用，可很好的補(bǔ)充濾波器高頻端性能的不足，改善系統(tǒng)中濾波特性。 　　　　　　返回頁頭(TOP)