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片式磁珠
芯片磁珠是目前應(yīng)用和發(fā)展迅速的一種抗干擾元件。它價(jià)格低廉,使用方便,對(duì)高頻噪聲有顯著的濾波效果。片狀磁珠由軟磁鐵氧體材料組成。芯片磁珠的結(jié)構(gòu)和等效電路如圖2所示。本質(zhì)上,它是一種疊層片式電感器,是由鐵氧體磁性材料和導(dǎo)體線圈組成的疊層單片結(jié)構(gòu)。因?yàn)樗窃诟邷叵聼Y(jié)的,所以具有致密性好和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。兩端電極由三層銀/鎳/焊料組成,可滿足回流焊和波峰焊的要求。在圖2所示的等效電路中,r表示由于鐵氧體材料的損耗(主要是磁損耗)和導(dǎo)體線圈的EU損耗引起的等效電阻,c是導(dǎo)體線圈的寄生電容。
磁珠的選用與應(yīng)用
當(dāng)吸收電磁干擾的磁環(huán)/磁珠抑制差模干擾時(shí),通過它的電流與其體積成正比,這會(huì)導(dǎo)致飽和并降低元件的性能。當(dāng)共模干擾被抑制時(shí),電源的兩根導(dǎo)線(正極和負(fù)極)同時(shí)通過磁環(huán),有效信號(hào)為差模信號(hào),吸收電磁干擾的磁環(huán)/磁珠對(duì)其沒有影響,但對(duì)共模信號(hào)表現(xiàn)出較大的電感。使用磁環(huán)還有一個(gè)更好的方法,就是讓穿過磁環(huán)的導(dǎo)線反復(fù)纏繞幾次,以增加電感。根據(jù)其對(duì)電磁干擾的抑制原理,可以合理利用其抑制效果。
鐵氧體抑制元件應(yīng)安裝在干擾源附近。對(duì)于輸入/輸出電路,盡可能靠近屏蔽罩的入口和出口。對(duì)于由鐵氧體磁環(huán)和磁珠組成的吸收濾波器,除了選擇高磁導(dǎo)率的損耗材料外,還應(yīng)注意其應(yīng)用。它們對(duì)電路中高頻元件的電阻大約是十到幾百歐姆,所以它在高阻抗電路中的作用并不明顯,相反,它在低阻抗電路(如配電、電源或射頻電路)中會(huì)非常有效。
磁珠濾波的道理
在實(shí)際應(yīng)用中,鐵氧體材料被用作射頻電路的高頻衰減器。實(shí)際上,鐵氧體相當(dāng)于電阻和電感的并聯(lián)。電阻器在低頻時(shí)被電感器短路,而在高頻時(shí)電感器的阻抗變得相當(dāng)高,因此所有電流都通過電阻器。鐵氧體是一種有損耗的裝置,在其上高頻能量被轉(zhuǎn)換成熱能,熱能由它的電阻特性決定。
與普通電感相比,鐵氧體磁珠具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時(shí)具有電阻性,相當(dāng)于低品質(zhì)因數(shù)的電感,因此可以在較寬的頻率范圍內(nèi)連接高阻抗,從而提高高頻時(shí)的濾波效率。
阻抗是由電感的感抗形成的,低頻時(shí)電阻很小,磁芯磁導(dǎo)率很高,所以電感很大,L起次要作用,電磁干擾被反射和抑制;此時(shí),磁芯的損耗很小,具有高Q特性的電感有時(shí)會(huì)表現(xiàn)出使用鐵氧體磁珠后干擾增強(qiáng)的現(xiàn)象。阻抗由電阻元件構(gòu)成。隨著頻率的增加,磁芯的磁導(dǎo)率降低,導(dǎo)致電感和感抗分量減小。然而,此時(shí),磁芯和電阻元件的損耗增加,這導(dǎo)致總阻抗增加。當(dāng)高頻信號(hào)通過鐵氧體時(shí),電磁干擾被接收并轉(zhuǎn)化為熱能而消散。
鐵氧體抑制元件廣泛用于印刷電路板、電源線和數(shù)據(jù)線。如果在印刷電路板的電源線入口端增加鐵氧體抑制元件,可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)或磁珠通常用于抑制信號(hào)線和電源線上的高頻干擾和峰值干擾,還具有接收靜電放電脈沖干擾的能力。
貼片磁珠
芯片磁珠是感應(yīng)器之一。它們由軟磁鐵氧體材料組成,并形成具有高體積電阻率的單片結(jié)構(gòu)。目前,貼片珠廣泛應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)字、藍(lán)牙耳機(jī)、液晶電視、汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域。
芯片磁珠在電路應(yīng)用中的主要作用是消除傳輸線結(jié)構(gòu)(電路)中存在的射頻噪聲。射頻能量是疊加在DC傳輸電平上的交流正弦波分量,DC分量是所需的有用信號(hào),射頻能量是射頻能量
這個(gè)量是沿線傳輸和輻射的無用電磁干擾。為了消除這些多余的信號(hào)能量,貼片珠被用作高頻電阻(衰減器),允許DC信號(hào)通過并過濾掉交流信號(hào)。一般來說,高頻信號(hào)高于30兆赫茲,然而,低頻信號(hào)也受到貼片珠的影響。
貼磁珠時(shí)的注意事項(xiàng):
(1)無用信號(hào)的頻率范圍是多少
(2)誰是噪聲源;
(3)印刷電路板上是否有放置磁珠的空間;
(4)需要多大的噪聲衰減;
(5)什么是環(huán)境條件(溫度、DC電壓、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度);
(6)什么是電路和負(fù)載阻抗?