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“小東西”磁珠、磁環和磁夾在電磁兼容實踐整改中的用途

發布時間:2017-11-21 15:31:40瀏覽次數:455

 在電磁兼容整改應用中有兩種特殊的電感類型

鐵氧體磁珠和鐵氧體磁環、磁夾

 

鐵氧體磁珠是單環電感,它是將單股導線穿過鐵氧體型材而形成單環。這種器件在高頻范圍的衰減為10dB而在直流時衰減量很小。 類似鐵氧體磁珠,在高達GHz的頻率范圍內的共模(CM)和差模(DM)的衰減可達到10-20dB。

 

鐵氧體材料是鐵鎂合金或者鐵鎳合金,是一種立方晶格結構的亞鐵磁性材料。這種材料具有很高的磁導率,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。它的制造工藝和機械性能與陶瓷相似,顏色為灰黑色。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和飽和磁通密度。磁導率可以表示為復數,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,磁珠的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯電路,其中X和R都是頻率的函數,如下圖所示:

 

鐵氧體材料通常在高頻情況下應用,因為在低頻時鐵氧體主要呈電感特性,線上的損耗很小;在高頻情況下,鐵氧體主要呈電阻特性,對高頻干擾衰減很有作用,其電感和電阻均隨頻率的改變而改變。因此在實際應用中,鐵氧體材料可以作為射頻電路的高頻衰減器使用。

 

鐵氧體磁珠和普通的電感相比具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時呈現電阻性,相當于品質因數很低的電感器,所以它能夠在相當寬的范圍內保持較高的阻抗,從而提高濾波性能。

 

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;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,有時也可能出現使用鐵氧體磁珠后干擾反而增加的現象。

 

在高頻段,阻抗由電阻部分組成,隨著頻率的升高,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,這個時候磁芯的損耗增加,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,電磁干擾能被吸收并轉換成熱能的形式耗散掉。

 

鐵氧體抑制元器件廣泛用于印制板電路、電源線和數據線上。例如,在印制板的電源線入口端加上鐵氧體抑制元器件,就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環或者磁珠專用于抑制信號線、電源線上的高頻干擾和尖峰干擾,其他它另外還具有吸收靜電放電和脈沖干擾的能力。

 

不同的鐵氧體抑制元器件,有不同的最佳抑制頻率范圍。通常磁導率越高,抑制的頻率就越低。此外,鐵氧體的體積越大,抑制效果越好。在體積一定的情況下,長而細的形狀一般比短而粗的抑制效果要好,內徑越小抑制效果越好。但在有直流或者交流偏流的情況下,還存在鐵氧體飽和的問題,抑制元器件橫截面越大,越不易飽和,可承受的偏流也越大。

 

鐵氧體材料安裝的位置一般安裝在靠近騷擾源的地方。對于輸入/輸出電路,則應盡量靠近屏蔽殼的進、出口處。安裝時候還需注意,鐵氧體元器件易破碎開裂,應采取可靠的固定措施。

 

使用貼片式磁珠還是貼片式電感主要取決于實際的應用場合,一般在諧振電路中需要使用貼片式電感,而需要消除不需要的EMI噪聲時候,使用貼片式磁珠是最佳的選擇。

 

另外,選擇磁珠時需要注意磁珠的通流量,使用時不能超過器件數據手冊給出的額定電流,一般需要降額80%來處理,用于電源電路時要考慮直流阻抗對壓降的影響。

 

最后,不管磁珠還是磁環,不管貼片式還是夾扣式,善于運用它們才是問題之所在。“所謂授之以魚,不如授之以漁”。靈活巧妙的運用微不足道的小小磁珠磁環,往往能帶來頻譜圖上質的改觀。使用不等于能用,能用不等于會用,只有在長期的經驗積累摸索之中,才能體會小小的鐵氧體帶來的其中奧妙。

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