磁珠選型與應用

這些磁珠都被稱為鐵氧體磁珠濾波器(另一種由非晶合金磁性材料制成的磁珠)，是抗干擾元件，對濾除高頻噪聲有顯著效果。鐵氧體是磁珠的主要原料。鐵氧體是一種具有立方晶格結構的鐵磁材料。鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金。其制造工藝和機械性能與陶瓷相似，顏色為灰黑色。磁珠具有非常高的電阻率和磁導率。它們相當于電阻和電感的串聯(lián)，但電阻和電感都隨頻率而變化。他具有比普通電感更好的高頻濾波特性，并且在高頻下表現(xiàn)出電阻，因此他可以在相對較寬的頻率范圍內保持較高的阻抗，從而提高調頻濾波效果。

磁珠的電路符號是電感，但在使用磁珠的模型上可以看到。就電路功能而言，磁珠和電感原理相同，但頻率特性不同。

片式磁珠

芯片磁珠是目前應用和發(fā)展迅速的一種抗干擾元件。它價格低廉，使用方便，對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。芯片磁珠的結構和等效電路如圖2所示。本質上，它是一種疊層片式電感器，是由鐵氧體磁性材料和導體線圈組成的疊層單片結構。因為它是在高溫下燒結的，所以具有致密性好和可靠性高的優(yōu)點。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)和導體線圈的EU損耗引起的等效電阻，c是導體線圈的寄生電容。

芯片磁珠的功能主要是消除傳輸線結構(印刷電路板電路)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分量是必需的有用信號，而射頻能量是無用的電磁干擾傳輸和沿線輻射。為了消除這些多余的信號能量，芯片磁珠被用作高頻電阻(衰減器)，允許DC信號通過并過濾掉交流信號。一般來說，高頻信號高于30兆赫茲，然而，低頻信號也受到芯片磁珠的影響。

片狀磁珠由軟磁鐵氧體材料組成，形成高體積電阻率的單片結構。渦流損耗與鐵氧體材料的電阻率成反比。渦流損耗與信號頻率的平方成正比。使用芯片磁珠的好處:

小型化和輕量化。它在射頻噪聲的頻率范圍內具有高阻抗，并消除了傳輸線中的電磁干擾。閉合磁路結構可以更好地消除信號的串聯(lián)。出色的磁屏蔽結構。降低DC電阻以避免有用信號的過度衰減。

顯著的高頻和阻抗特性(更好地消除射頻能量)。高頻放大電路中寄生振蕩的消除。有效工作頻率在幾兆赫到幾百兆赫之間。為了正確選擇磁珠，必須注意以下幾點:多余信號的頻率范圍是多少？誰是噪音源？需要多大的噪聲衰減。環(huán)境條件是什么(溫度、DC電壓、結構強度)。電路和負載的阻抗是多少？在印刷電路板上有放置磁珠的空間嗎？前三個可以通過觀察制造商提供的阻抗頻率曲線來判斷。阻抗曲線中有三條曲線非常重要，即電阻、感抗和總阻抗。總阻抗由ZR22πfL()2 :=fL描述。典型的阻抗曲線可以在磁珠數(shù)據(jù)表中找到。

磁珠的特性

(1)頻率阻抗曲線[2]

從頻率阻抗曲線可以看出，磁珠有三個響應區(qū):

XR磁珠是電感性的

X=R磁珠開始顯示電阻

當R=-X磁珠開始顯示容性使用時，有必要使頻率在磁珠的電阻區(qū)進行濾波，并且頻率應在相對較小的電感區(qū)。上圖是磁珠的阻抗VSfrequency(兆赫)圖?，F(xiàn)在，如果你想過濾掉100兆赫茲的噪音，這個磁珠合適嗎？實際上，它不合適。雖然這種磁珠在80兆赫左右開始顯示電阻，R=X，但在100兆赫左右仍有較大的靈敏度，當用于電力線濾波時，可能會引起振蕩。這個磁珠實際上是zui的噪聲抑制性能，大約為300兆赫。

(2)DC偏置電流對磁珠性能的影響

上圖顯示了村田給出的DC偏置電流對阻抗的影響[3]?？梢钥闯?，隨著電流的增加，阻抗開始減小。設備手冊中給出的額定電流指的是磁珠在給定溫度升高時可以通過的大電流，而不是磁珠在該電流下仍能保持零DC偏置的阻抗。

為了有效地過濾電源，設計額定電流降額為20%的磁珠是一種可靠的選擇。