磁珠的選用與應(yīng)用

由于在任何傳輸線(xiàn)中都不可避免地存在引線(xiàn)電阻、引線(xiàn)電感和雜散電容，標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)在通過(guò)長(zhǎng)傳輸線(xiàn)后容易過(guò)沖和振鈴。大量實(shí)驗(yàn)證明，引線(xiàn)電阻可以降低脈沖的平均幅度，引線(xiàn)電感和雜散電容的存在是過(guò)沖和振鈴的根本原因。在脈沖前沿上升時(shí)間相同的情況下，引線(xiàn)電感越大，過(guò)沖和振鈴現(xiàn)象越嚴(yán)重，雜散電容越大，波形上升時(shí)間越長(zhǎng)，而引線(xiàn)電阻的增加會(huì)降低脈沖幅度。在實(shí)際電路中，串聯(lián)電阻可以用來(lái)減少和抑制過(guò)沖和振鈴。圖4示出了使用電阻鐵氧體磁珠來(lái)消除由兩個(gè)快速邏輯門(mén)之間的長(zhǎng)線(xiàn)傳輸引起的振鈴。

鐵氧體抑制元件也廣泛用于印刷電路板、電源線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)。如果將鐵氧體磁珠添加到印刷電路板電源線(xiàn)的入口端，可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)或磁珠專(zhuān)門(mén)用于抑制信號(hào)線(xiàn)和電源線(xiàn)上的高頻干擾和尖峰干擾。它還具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。這兩個(gè)元素的數(shù)值與磁珠的長(zhǎng)度成正比，磁珠的長(zhǎng)度對(duì)抑制效果有明顯的影響，磁珠的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，抑制效果越好。

普通濾波器由無(wú)損耗電抗元件組成。它們?cè)陔娐分械墓δ苁菍⒆鑾ьl率反射回信號(hào)源。因此，這種濾波器也稱(chēng)為反射濾波器。當(dāng)反射濾波器與信號(hào)源的阻抗不匹配時(shí)，一些能量將被反射回信號(hào)源，導(dǎo)致干擾水平的增強(qiáng)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以在濾波器的輸入線(xiàn)上使用鐵氧體磁環(huán)或磁珠套筒，并且可以利用由磁環(huán)或磁珠引起的高頻信號(hào)的渦流損耗將高頻分量轉(zhuǎn)換成熱損耗。因此，磁環(huán)和磁珠實(shí)際上吸收高頻成分，所以它們有時(shí)被稱(chēng)為吸收濾波器。

當(dāng)吸收電磁干擾的磁環(huán)/磁珠抑制差模干擾時(shí)，通過(guò)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(xiàn)(正極和負(fù)極)同時(shí)通過(guò)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(méi)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(guò)磁環(huán)的導(dǎo)線(xiàn)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。

磁珠的特性

(1)頻率阻抗曲線(xiàn)[2]

從頻率阻抗曲線(xiàn)可以看出，磁珠有三個(gè)響應(yīng)區(qū):

XR磁珠是電感性的

X=R磁珠開(kāi)始顯示電阻

當(dāng)R=-X磁珠開(kāi)始顯示容性使用時(shí)，有必要使頻率在磁珠的電阻區(qū)進(jìn)行濾波，并且頻率應(yīng)在相對(duì)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(guò)濾掉100兆赫茲的噪音，這個(gè)磁珠合適嗎？實(shí)際上，它不合適。雖然這種磁珠在80兆赫左右開(kāi)始顯示電阻，R=X，但在100兆赫左右仍有較大的靈敏度，當(dāng)用于電力線(xiàn)濾波時(shí)，可能會(huì)引起振蕩。這個(gè)磁珠實(shí)際上是zui的噪聲抑制性能，大約為300兆赫。

(2)DC偏置電流對(duì)磁珠性能的影響

上圖顯示了村田給出的DC偏置電流對(duì)阻抗的影響[3]?？梢钥闯?，隨著電流的增加，阻抗開(kāi)始減小。設(shè)備手冊(cè)中給出的額定電流指的是磁珠在給定溫度升高時(shí)可以通過(guò)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(guò)濾電源，設(shè)計(jì)額定電流降額為20%的磁珠是一種可靠的選擇。