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本文介绍了磁珠的一些基本知识和选型要点。
磁珠是一种电感型EMI静噪声滤波器,物理和电感非常相似,现在最常用的是铁氧体磁珠(Ferrite Bead)。
片状铁氧体磁珠
磁珠的单位是欧姆,根据型号的不同,可以抑制几MHz~几GHz信号线和电源线上经常使用噪声。
磁珠与电容器和电感器过滤噪声非常不同。电容器主要提供地面阻抗路径(直接交通)。电感器反射噪声(直接交通)。下面将提到如何过滤磁珠的噪声。
磁珠在电路中的符号与电感相同,但它们是不同的设备。磁珠单元是欧姆(Ω),电感单位是亨(H)。
磁珠由氧磁体组成,电感由磁芯和线圈组成。磁珠将交流信号转换为热能,电感存储交流并缓慢释放。因此,电感是储能,磁珠是能量转换(消耗)装置。
我们都知道EMI有两种方法可以解决辐射和传导、磁珠和电感EMC和EMI问题,但是侧重点不同。
磁珠主要解决辐射干扰问题,磁珠多用于信号线。一些高频电路,如RF、振荡电路、DDR SDRAM所有这些都需要在电源输入部分添加磁珠。
高频电感主要用于中低频滤波电路,RF功率电感主要用于匹配等DC-DC电路中。
阻抗Z频率特性
需要注意的是,看上图,100MHz磁珠的阻抗不是最大的,所以可以根据噪声频点选择频点附近最大的阻抗型号。
100MHz从某种意义上说,它只是一个标准,只是一个标准。就我个人而言,我认为际意义,因为磁珠在实际应用中会随着频率的变化而相应地改变阻抗。
因此,单点接地用磁珠的情况很少,需要提前评估噪声的频率范围。
众所周知,如果在电容器上加入不同的直流电压,电容量会发生变化(请参考之前分享的文章:谁移动了我的电容量?
磁珠也具有相同的直流重叠特性。片状铁氧体磁珠是一种使用铁氧体的电感器。因此,当大电流通过时,
片状铁氧体磁珠的直流重叠特性示例
(图片来自村田)
从上图可以看出,当磁珠的电流增加时,阻抗会下降,这意味着抑制噪声的性能会变差。当电流减小时,阻抗会增大,性能会恢复。
因此,在选择型号时,应考虑额定电流和阻抗。
之前写过电阻电容和电感的等效模型《眼见不一定真实!电阻、电容和电感的实际等效模型
磁珠的等效模型可以简化为电感和电阻串联,当然会有DCR这里不解释寄生电容参数。
简化磁珠等效电路
电感和电阻是频率函数,所以磁珠的阻抗是Z=R JWL,如下图所示,箭头对应的频率称为
磁珠的|Z|、R、X阻抗曲线示意
(图片来自TDK)
小于交叉频率,Z和XL几乎重叠,此时磁珠呈感性,小电感,此时反射噪声;当交叉频率大于交叉频率时,Z与R曲线几乎重叠,磁珠具有电阻特性,大电阻,吸收噪音,转化为热能。
交叉频率越大,磁珠呈现感性的频段越宽,对低频的吸收能力越弱,对高频的吸收能力越强。交叉频率越小,磁珠呈现感性的频段越窄,对低频的吸收能力越强,对高频的吸收能力越弱。
噪声频带大于交叉频率,方便磁珠吸收噪声而不是反射噪声;信号频率小于交叉频率,防止信号衰减。
防止直流电路DCR过大会导致信号衰减,如5V 500mA通过一个电源DCR=1R磁珠时,电压会下降500mA*1R=0.5V。
一般情况下,交流阻抗越大,过滤噪音越好,但是DCR这也是一个权衡的过程,对有用信号有衰减。
不要盲目选择低额定电流的磁珠,以节省成本。考虑到直流重叠的特性,随着电流的增加,阻抗降低,吸收噪声的性能也会降低。
例如,一个电路的大部分工作电流是300mA最多4000mA,但很少有额定电流为400mA的磁珠。
今天的文章到此结束,希望对大家有所帮助。
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