对网络通信磁性设备的广泛理解是指网络通信设备所需的磁性设备，首先∶包括 power电源部分(包括电源上使用的功率变压器、输入输出电感、电流互感器、差共模滤波器等）∶第二∶与前者相比，对功率密度的要求被宽带可靠传输数据信号的要求所取代。因此，对磁性件的要求差别很大，两者的设计理论也大不相同。第三∶随着电磁噪声的恶化和相关标准的强制执行，如何以最佳的性价比和最小的空间占用解决电磁兼容性问题越来越成为工程师考虑的焦点之一。除了准确诊断和定位系统干扰源外，合理的设备设计和选择也成为解决电磁兼容性的重要组成部分。因此，合理选择磁性材料成为设备设计的关键。下面就以上三个方面进行具体讨论。
随着通信的发展，对电源的要求向更高的功率密度、更低的电压和更大的电流方向发展。限制开关电源小型化关管和二极管是限制开关电源小型化的主要因素。从磁性元件的角度来看，由于工作频率的提高，电源主变压器的设计对磁芯的选择提出了新的要求DC-DC对于模块，开关频率已达400KHLz以上是过去常用的频率PC40 材料已不能满足降低功能的要求，必须使用P吧44、47、95等材料的磁芯才能满足低功耗的要求，同时对输出电感，铁氧体饱和磁感应强度与粉芯材料相比，由于直流偏置特性要求大，（Bs）我低，直流偏置（DC-BIAS）当不能满足降低设备高度和体积的要求时，必须使用能力差APP(卸坡莫合金)，SENUAT(铁硅铝)，HIGH FLUX以及 IRONPODER(铁粉芯)等同时，采用扁平螺旋线绕线技术，达到减小绕组空间和增加可靠性。目前，美国普思（pluse）美国线艺（coileraft），VISHAY，日本NECATOKON，日本松下，SUMTDA，英国BI technology国外知名变压器公司在大电流输出平面电感方面有批量产品供应，但国内尚未看到类似产品。在这些产品中，有复合磁芯和绝缘底座 NiZn，顶部采用铁硅铝平螺旋线电感，如图所示 1所示一款 NEC&TOKIN的产品∶ 
图1∶NEC&TOKIN最大额定电流30的电感A
还有塑料骨架和铁硅铝作为磁芯的电感。导线接头的压接工艺不仅满足了接触电阻小、高可靠性的要求，而且满足了环保和无铅的要求。VISHAY一次冲压成型的一体化电感采用粉芯材料进行绝缘处理。由于不需要骨架，我们的圆圈首先单独绕组，然后再成型。它不仅高度低，而且噪音低，可靠性高，瞬态电流抗饱和性强。最大额定电流可达60A，瞬态磁芯饱和电流可达120A.同时，涡流损耗很低，工作频率可以达到5MHz，如图2所示∶
图 2yISAY大电流电感
在变压器方面，平面变压器应该是通信行业变压器的发展趋势。目前，日本 TDK，飞磁(以前的菲利普)，英国G现在是英国TT集团收购)开发了各种平面磁芯，以满足市场需求，让阿姨，板上磁芯 board mounted power supply（BMP）（即变压器绕组直接设计在电源主板的冬层PC下上，磁芯可以直接粘在主板上)，国际电工委员会（IEC）在61860中，磁心柱类似椭圆，不仅减少了主板的开口面积，而且减少了每个匝线圈的长度，还增加了布线的允许宽度。Rdc/L.变压器铜损小，响应好。如图3所示∶ 图3
目前，互联网的发展日新月异。与欧关相比，中国的互联网相对较晚，这对中国不利，可以减少许多不必要的弯路。传输网基电感变压器的网络结构包括传输网、交换网和接入网。特别是今年，接入网的发展速度非常快。从传输层介质的角度来看，可分为光纤接入技术和混合光纤同轴电缆（HFC）目前，由于铜线接入技术可以利用传统的公共交换电话网络电话线，具有良好的性价比，更适合中国国情和快速发展，目前ADSL可以预见，接入网的发展速度非常快，VDSL大规模发展不远，宽带变压器是最关键的设备，网络变压器不同于传统的功率变压器，其设计理论基于传输线理论，传输带宽要求高，但功率要求不高，以下是宽带变压器设计中的磁性 简要讨论了芯的应用。 宽带变压器是一种在宽频率范围内传输能量的磁性装置.大多数宽带变压器广泛应用于各种低功率电信通信设备.
图4
图4显示了宽带变压器插损一频率曲线的典型特性.变压器的带宽为f2与f1之间的频率间隔，或f2’与f频率间隔1.从图中可以看出，具有破销截止频率特征曲线的带宽（f2’-f1)比平坦陡峭的频率特征（f2-f1）更窄.从图中也可以看出，三个频段分别表示. 宽带变压器的截止频率根据变压器的具体设计要求确定，因此下限频率f可高于10MHz，也可能低于300Hz.带宽也可能从几百赫兹到百兆赫.宽带变压器设计的一个典型指标是中频带内的最大插损和截止频率处的最大允许插损.图2是变压器总参数等效原理图，将电路视为理想变压器，色含筹集寄生电阻和感抗.副边元件已转换为原边，包括寄生和负载阻抗.
图5∶变压器总参数等效电路
其中:Ea-表示激励源 Ra-表示源内阻 Lp-表示空载下(开路)原边电感 L11-表示原边漏感 Rp-并联电阻表示磁芯损失 以下是将副边转换为原边的元件参数∶ C2.表示副边绕组匝间分布电容 R2’-表示副边绕组的电阻 Rb表示负载电阻 L表示副边漏感
图6:简化变压器等效电路
其中: Cd=C1 C2’ Rc=R1 R2’ L1=L11 L12’
为了简化电路，简化的等效电路如图3所示，参数的物理意义列在等效电路下.在低频区，低频区激励阻抗导致传输特性恶化.随着频率的降低，激励阻抗下降，导致信号衰减增加.在激励阻抗中，原边励磁电感XLP主要部分忽略了漏电流等效并联损耗电阻.因此,插入损耗如下：
这里,R=Ra×Rb’/Ra=Rb’ 在大多数宽带变压器的设计中，线圈电阻主要影响中央通频带的传输性能，线圈电阻的插入损耗表达式为：
这里,Rc=R1 R2’ 在高频段，传输特性主要受线圈泄漏和匝间分布电容的影响。此时，必须考虑线圈励磁电感和线圈电阻，这取决于电阻的阻抗特性.在低阻抗电阻中，泄漏引起的高频信号衰减如下：
在高阻抗电路中，分布电容引起的高频信号衰减如下：
回顾以上三个频段的插入损耗特性,可以得出以下结论:在变压器设计中,铁氧体磁芯的材料特性和形状决定最低截止频率处f每匝最高电感.它决定了低频电感量所需的最小线圈匝数.中心频段满足低插损要求，线圈匝数较少，也有利于高端频率的满足f∶良好的频率响应要求低绕组寄生参数.
在宽带变压器的应用设计中，更合适的磁芯在低端下限频率下具有尽可能高的初始磁导率MnZn例如，材料的磁导率为5k或7k，非常适合设计低频和中频宽带变压器.只要频率提高，变压器并联励磁电感就不是最关键的参数，磁芯材料的磁导率为常数或降低速度慢于频率.在设计变压器时，只要下限频率f1在MnZn铁氧体的ui-f曲线的平坦部分.虽然磁性材料的磁导率在变压器的整个通频带中降低，但实际上对变压器的通带特性没有影响.在宽带变压器的设计过程中，MnZn铁氧体的几何尺寸应尽量降低线圈电阻与电感之比，即Rdc/L，换句话说，直流电阻绕圈的直流电阻须尽可能小.在国际电工委员会IEC60133号文件设计定义了最小的Rdc/L罐型磁芯值.其它形状，如EP型和PQ宽带变压器的设计通常也可以使用型破芯，最后，哪种磁芯会受到线圈绕组、线圈端头处理等机械设计的限制.
在设计带静态直流偏置电流的变压器时，通过开口间隙磁芯克服励磁电感的下降.通过制造商提供的汉纳曲线，设计工程师可以评估直流偏置对电感的影响.
虽然对高、中、低频段没有明确的划分，但建议使用以下内容NiZn作为高频宽带变压器的磁悉，材料主要指500多个带宽kHz上述宽带变压器的设计.与在低频段设计变压器不同，考忠磁芯材料的复数磁导率特性变得尤为重要，只考虑磁芯的简单磁常数，∶如电感因子AL. 必须考虑的另一点是，高频段变压器通常使用低阻抗电路中，因此，要求的激励阻抗也比较低，这就意味着需要的线圈的匝数较少，因此，线圈电阻变得更小，对器件性能的影响变得不再重要，设计准则即最小化Rdc/L不再考虑.此时，设计的焦点主要关注在磁芯形状和在下限频率f1，处到达要求的激励阻抗的同时尽量减小绕组的漏感所要求的磁性材料特性. 既然材料的磁导率特性以及磁芯损耗直接影响激励阻抗的大小，因此，在高频频段宽带变压器的设计过程中就必须考虑到这些参数的影响，图4，图5和图6是磁芯的阻抗，等效并联感抗Xp以及等效并联损耗电阻Rp的频率特性. 图7 图8 图9
对高频频段宽带变压器来说,环形磁芯是最佳选择,达到要求的电感所需的匝数较少,绕制也比较容易,然而,较少的匝数对于获得期望的阻抗变比带来一定的难度.为了最小化线圈的漏感,建议原副边采取双绞线形式以达到原副边的紧密耦合. 还可以利用多孔磁芯取代相邻的两个磁环改善磁环的性能,同相等的尺寸因子C1的单磁环相比,多孔磁芯具有更短的每匝线圈长度,所以设计的变压器具有更高的带宽,许多宽带变压器利用NiZn铁氧体取得了良好的效果.如果利用单磁环达不到要求的带宽,可以使用多孔NiZn铁氧体磁芯来设计.
变压器的下限频率f1特性是选择铁氧体最重要的因素,在f1频率处要求有尽量高的初始磁导率.MnZn材料下限频率f1低于500kHz的变压器设计.超过这个频率,必须使用NiZn材料。 在低频和中频频段,选取磁芯外形的规则是使每匝线圈的直流电阻尽量小.如果电路要求有直流偏置电路，可以参照汉纳曲线选取开气隙磁芯.在高频频段，选择NiZn铁氧体材料小磁环和多孔磁芯为优选的磁芯外形. 线圈的匝数尽量小以便降低漏感和匝间分布电容.原边和副边绕组通过双绞线达到紧耦合以减小漏感. 对ADSL 网口变压器，目前普遍选择的是EP（EP13/EP10/EP7）磁芯。在信号传输中，必须要求阻抗匹配，以降低信号的反射和振荡，同时，由于磁芯磁化的非线性，会产生高次谐波，如何降低高次谐波是提高网络传输质量的关键参数，因此，磁芯的总谐波失真 THD （Totle harmonic distrion）必须尽量小，对于磁芯工作在小信号情况下，精料特性满足Rayleigh（瑞利）方程，因此，需要使用高磁导率磁率和适当开气隙。通过理论推导可知，谐波中偶次谐波正好抵消，只有奇次谐波，而三次谐波占绝大部分，区此。只要减小三次谐波的幅度，THD即可明显降低。因此，对磁芯材料厂家来说，如何调整有料配方和烧结工艺以降低三次谐波就变得非常重要。三次谐波计算公式如下∶
THD的测试电路如下∶ 图10
同时，为了进一步降低 THD，磁芯厂家对磁芯的外形结构也作了优化.如图11a所示的中心柱类似椭圆的 EPO 或 EPX 磁芯，通过这种改进，THD 得到进一步改善（图11b 中，CDF表示谐波失真因子）。
图11a
图11b
在宽带变压器中,除了常用的 1:1 以外,还有其它阻抗变换比,下面是常用的变比方式:
l 为一个绕组的传输线长度,或所套磁环的长度, L 为一个绕组的电感量,或所套磁环单导线的电感量 Z 为传输线特性阻抗 Z0 为最佳特性阻抗 Z00 为奇模特性阻抗 Z0e 为偶模特性阻抗 Rg 为电源内阻 Rb’ 为折算至初级的等效负载(=Rb/n2,n 为匝比) β 为相位常数(2π/λg) Lp 为负载开路时的初级电感 T0 为最佳传输系数 R0=RgRb’/ (Rg+Rb’) T1 并联电感传输系数 T2 变换电路本身的传输系数
随着国家 CCC 认证的强制实施，欧美以及日本出口的安全规定的强制执行和加强检验等级（由 A 级到 B 级），电子产品的电磁兼容设计难度和设计方法都必须引线工程师的注意，在实施电磁兼容过程中，对 EMC 元器件和材料的正确选取是重要的最后一环，因此，必须对磁性材料的特性必须进行充分的了解。 大家知道，干扰分为传导干扰和辐射干扰两种干扰途径，而传导干扰由分为共模（CM）和差模（DM）干扰，本文主要讨论传导干扰（对辐射干扰在以后的文章再论述），EMC 常用的磁芯分为几类：包括 MnZn 铁氧体；NiZn 铁氧体；铁粉芯；铁硅铝等，非晶超微晶材料. 下面分别就以上材料各自的特点一一介绍： 共模电感（CMC）常常选用高导 MnZn 材料，这是为了尽量提高电感量（尤其是低频段，只有提高磁导率才能提高线圈的阻抗，增加对低频噪声的抑止效果），然而，由于 MnZn 的磁导率常用的为 7000 左右，最高也就 12000 左右，因此，在低频段还不足以提供足够高的阻抗。而非晶或超微晶材料却具有非常高的初始磁导率达到几万，如图 12 所示,因此，在低频有更高的阻抗，过去未普遍使用，有以下几个方面的原因：一方面是价格偏高，另一方面对电磁兼容未强制执行，另外，由于非晶超微晶高频特性较差，无法跨越 MnZn 的使用频段，使其使用性受到限制，目前德国 VAC 公司开发出了特别适合作共模电感的材料。其阻抗曲线如图 13 图12
图13a
图13b
从图 13a 和 13b 可以看出，超微晶材料 VITROPERM 覆盖的频率范围比 MnZn 更宽,尤其在低频段,能够更好的抑制的低频噪声,相同线圈匝数情况下,提供更高的阻抗, 同时,从图14可以看出,相同的阻抗对应的磁芯体积大大减小,这对于空间限制非常严格的通讯电源来说,非常具有诱惑力. 图14
而差模电感由于需要避免磁芯的饱和，因此，对于大电流，常常选用能够抵抗直流偏置的材料，包括铁粉芯，铁硅铝，高磁通磁芯（high flux），MPP等.具体选择何种材料根据实际需要和性价比进行选型，以下为各种材料参数的比较.
| Comparison of Inductor Core Materials | Iron Powder 铁粉芯 | Hi-Flux 高磁通磁芯 | Super-MSS 铁硅铝 | Molybdenum Permalloy 鉬坡莫合金 | Ferrite 铁氧体 |
|---|---|---|---|---|---|
| Basic Magnetic Material Composition | Iron | 50% Nickel, 50% Iron Alloy | 85% Iron, 9% Silicon, 6% Aluminum Alloy | 81% Nickel, 17% Iron, 2% Molybdenum Alloy | Manganese-Zinc Oxides Joined with Iron Oxides |
| Permeability Range | 3 to 85 | 14 to 160 | 60 to 125 | 14 to 350 | Single Air Gap |
| Maximum Saturation Flux Density (Teslas) | 2.0 | 1.4 | 1.0 | 0.7 | 0.4 |
| Typical Core Loss at 50 kHz, 0.05 Tesla (mW/cm3) | 330 (75-Perm.) | 170 (125-Perm.) | 80 (125-Perm.) | 55 (125-Perm.) | 5 (TDK PC40") |
| Typical Core Loss at 100 kHz, 0.1 Tesla (mW/cm3) | 3400 (75-Perm.) | 1500 (125-Perm.) | 800 (125-Perm.) | 550 (125-Perm.) | 70 (TDK PC40") |
| Curie Temp. ( C) | 750 | 500 | 600 | 400 | 200 |
| Maximum Operating Temperature ( C) | 130 | 130 to 200 | 130 to 200 | 130 to 200 | 130 to 200 |
| Core Shapes | Various | Rings (Toroidal) Only | Rings (Toroidal) Only | Rings (Toroidal) Only | Various |
| Relative Price | Low | High | Medium | High | Medium |
同时,为解决数据传输中的噪声干扰,国外公司(尤其是日本)开发出了各种三端滤波器和两端带阻滤波器,如图 15a,b,c 可以看出三端滤波器的外观,结构以及与磁珠和三端电容的插损比较. 图15a
图15b
图15c
从图16可以看出,带阻滤波器采用R,L,C并联复合结构,通过并联谐振产生高阻抗,通过电阻吸收 干扰信号 能量.在特 性的频率 点具有尖 锐的插损 特性,其中 心频率分820MHz,1000MHz 1500 MHz, 2200MHz,频率恰好在移动通讯频带内,对于解决 3G 通讯设备中特定频率的干扰有良好的效果.
图16a 图16b