磁珠選型與應(yīng)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(duì)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(jié)構(gòu)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(jī)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(dǎo)率。它們相當(dāng)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(duì)較寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗，從而提高調(diào)頻濾波效果。

磁珠的電路符號(hào)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(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。

芯片磁珠的功能主要是消除傳輸線結(jié)構(gòu)(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(hào)，而射頻能量是無(wú)用的電磁干擾傳輸和沿線輻射。為了消除這些多余的信號(hào)能量，芯片磁珠被用作高頻電阻(衰減器)，允許DC信號(hào)通過(guò)并過(guò)濾掉交流信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，高頻信號(hào)高于30兆赫茲，然而，低頻信號(hào)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(jié)構(gòu)。渦流損耗與鐵氧體材料的電阻率成反比。渦流損耗與信號(hào)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(nèi)具有高阻抗，并消除了傳輸線中的電磁干擾。閉合磁路結(jié)構(gòu)可以更好地消除信號(hào)的串聯(lián)。出色的磁屏蔽結(jié)構(gòu)。降低DC電阻以避免有用信號(hào)的過(guò)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(diǎn):多余信號(hào)的頻率范圍是多少？誰(shuí)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(jié)構(gòu)強(qiáng)度)。電路和負(fù)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(gè)可以通過(guò)觀察制造商提供的阻抗頻率曲線來(lái)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(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。現(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]?？梢钥闯觯S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。