EMC常用元器件之磁珠总结

一、二、三1、2、3、、定义是一种抗、结构-三、磁珠磁珠是一低频时,呈因此在低高频时，小，磁芯珠时，电E抗干扰元件--以片式珠特性：一种阻抗随频呈电感特性低频段时可能阻抗主要由芯损耗增加，电磁干扰被吸MC常件，滤除高频式铁氧体磁频率变化的性，阻抗较低能出现使用由电阻成分电阻成分吸收并转换常用元器频噪声效果磁珠为例如的电阻器；低，磁芯损用磁珠后，干分构成，随频分增加，导致换热能的形式器件－果显著。如图所示：损耗较小，这干扰现象增频率的升高致总阻抗增式好散掉。－磁珠这种电感容增强；高，磁导率降增加；当高频珠容易造成谐振降低，感抗频信号通过振，抗减过磁4、等效电路是一个DCR电阻串联一个电感L(f),并联一个电容C(f)和一个电阻R(f)。DCR是一个恒定值，但后面三个元件都是频率的函数，也就是说它们的感抗，容抗和阻抗会随着频率的变化而变化，当然它们阻值，感量和容值都非常小。从等效电路中可以看到，当频率低于fL（LC谐振频率）时，磁珠呈现电感特性；当频率等于fL时，磁珠是一个纯电阻，此时磁珠的阻抗（impedance）最大；当频率高于谐振频率点fL时，磁珠则呈现电容特性。三、磁珠选用的原则磁珠的阻抗在EMI噪声频率处最大。比如如果EMI噪声的最大值在200MHz,那你选择的时候就要看磁珠的特性曲线，其阻抗的最大值应该在200MHz左右。下图是一个磁珠的实际的特性曲线图。大家可以看到这个磁珠的峰值点出现在1GHz左右。在峰点时，阻抗（Z）曲线的值与电阻（R）的相等。也就是说这个磁珠在1GHz时，是个纯电阻，而且阻抗值最大。从磁珠的阻抗曲线来看，其实它的特性就是可以用来做高频信号滤波器。需要注意的是，通常大家看到的厂家提供的磁珠阻抗曲线，都是在无偏置电流情况下测试得到的曲线。但大部分磁珠通常被放在电源线上用来滤除电源的EMI噪声。而在有偏置电流的情况下，磁珠的特性会发生一些变化。下面是某个0805尺寸额定电流500mA的磁珠在不同的偏置电流下的阻抗曲线。大家可以看到，随着电流的增加，磁珠的峰值阻抗会变小，同时阻抗峰值点的频率也会变高。在进一步阐述磁珠的特性之前，让我们先来看一下磁珠的主要特性指标的定义：Z(阻抗，impedanceohm):磁珠等效电路中所有元件的阻抗之和,它是频率的函数。通常大家都用磁珠在100MHz时的阻抗值作为磁珠阻抗值。DCR(ohm):磁珠导体的的直流电阻。额定电流：当磁珠安装于印刷线路板并加入恒定电流，自身温升由室温上升40C时的电流值。那际应首先流电Par(All120080060040上面和1在低的5由此性会让我120040m。而在为如再来磁珠比较那么EMI磁应用选择合先来看一下电流和工作rtNumber600Ohm06C601R05E601R03C601R02A601R面是四个不1GHz工作频低频100MHz550ohm,而此看来，在低会更好一些我们来看一6尺寸的磁2尺寸的磁这也就是说在高频应用如此特性，来看一下下珠A和磁珠较平坦，磁磁珠有成千上合适的磁珠呢阻抗值同为频率下的特r/Sizechipbead1206siz0805siz0603siz0402siz不同大小的磁频率下的阻z工作时，0402尺寸的低频大偏置些。一下磁珠在高磁珠其1GHz磁珠其1GHz说，在低频中，我们应希望看了前面两个不同珠B的阻抗峰磁珠B则比较上万种，阻抗呢？为600ohm@1特性。s)Z(@10ZeroBiasze600ze600ze600ze600磁珠分别工阻抗值。从上其阻抗值仅的磁珠阻抗置电流应用高频工作时z下的阻抗从z下的阻抗则频大偏置电流应该尽量选择前面磁珠特同曲线特征峰值都在10较陡峭。抗曲线也各100MHz但尺(Ohms)00MHzos100m0550038003000175工作在0A，1上表的测试仅从0A下的抗值却从0A的情况下，时的情形。从100MHz下则只由100流的情况下择小尺寸的特性的读者会征的磁珠A和00MHz和20各不相同，我尺寸大小不Z(Oh@500MmAZeroBias220304330644100mA偏置试数据中可以的600ohm减A下的600o应该选择大下的600oh0MHz下的6下，我们应该的磁珠。至于会自己找到和磁珠B应00MHz之间我们应该如不同的磁珠在ms)ZMHz100mAZ220250420600电流及在1以看出，12减小到100mohm大幅减小大尺寸的磁hm大幅减小600ohm小幅该选择较大于为什么大到答案。应用于信号线间，但磁珠A如根据我们的在不同偏置Z(Ohms@1GHzZeroBias1010512151121712039950100MHz,50006尺寸的磁mA偏置电流小为175oh磁珠，其阻抗小为105ohm幅减小为39大尺寸的磁珠大小磁珠会表线时的情况A阻抗频率曲的实置电s)00mA202000000MHz磁珠流下hm。抗特m,而99oh珠，表现况。曲线我们样的从输抗频较大其对下面噪声因此而频可以的衰假如首先就是的有们将两个磁的影响。输出波形来频率波形比大，但对频对信号的衰面是上述三声产生很大此，在具体选频率特性比以在尽量保衰减。如磁珠用于先，我们应是说应该知有效带宽，磁珠分别放在下面是用来看，磁珠B比较陡峭，其频谱很宽的方衰减频谱也比三种情况对应大的衰减。磁选用磁珠时比较陡峭的磁保持信号完整于信号线，那该知道磁珠道信号的工否则会影响在如下的20波用示波器分B的输出波其阻抗在20方波波形影比较宽，因应的EMI测磁珠A在整时，阻抗频率磁珠B则较适整性的情况那应该如何珠要用于何工作频率。原响影响信号0MHz的信号波形测试点分别量测磁珠形失真要明00MHz时较高影响较小。而因此对方波的测试结果。结整个EMI频谱率特性平坦型适合应用于况下，尽可能何选择磁珠的种信号线，原则上，磁完整性，从号线上，看看点珠输出端的明显小于磁高，只对2而磁珠A的的波形影响结果是磁珠谱范围内的型的磁珠A于信号线。磁能只对EMI频的种类呢？比如是音频磁珠的阻抗峰从而影响系统看对信号输的波形图磁珠A。原因00MHz附近的阻抗频率特响也较大。珠A和磁珠B的衰减要稍好比较适合应磁珠B在应用频率附近的频，视频还峰值频率应统的正常工输出会产生什因是磁珠B的近的信号的衰特性比较平B都会对EM好于磁珠B应用于电源用于信号线的噪声产生最还是其他。这应至少高于信工作。即使对什么的阻衰减平坦，MI。源线，线时，最大这也信号对于像音频之类的低频信号，因为音频信号通常是由音频解码器解码而来，其EMI噪声通常是音频解码器的几十MHz的时钟频率谐波。因此，即使是低频的音频信号，其EMI噪声通常也会是高达几十甚至几百MHz的高频噪声。其次，要知道信号电流。对于大多数信号而言，像视频，RS232等，仅仅是信号而已，并没有太大的电流输出，因此通常不需要考虑磁珠的额定电流。但对于音频信号，通常是有功率输出的，此时磁珠的选择就要考虑输出电流。此时要将音频信号折算成有效值来选取适当额定电流的磁珠。峰值阻抗应选择在可能出现EMI问题的频率点附近。用于高速信号的磁珠要注意阻抗匹配，比如用于视频信号线的磁珠阻抗在100MHz左右要在50欧姆左右；用于信号线的磁珠，通常不需要考虑磁珠DCR，磁珠的尺寸要越小越好。另外选择磁珠时需要注意磁珠的通流量，一般需要降额80％处理，用在电源电路时要考虑直流阻抗对压降影响。最后就是磁珠的阻抗曲线要尽量陡峭，以免影响信号完整性。五、典型应用磁珠被广泛应用于印制电路板、电源线、数据线、高频开关电源、录像机、电子测量仪器、以及各种对噪声要求非常严格的电路中。如在印制板的电源线入口端加上磁珠，就可以滤除高频干扰。磁珠或磁环专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰，它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。磁珠有很高的电阻率和磁导率。在信号电路中的应用图一、图二、图三分别表示出了磁珠在直流供电回路、数字电话、抑制EMI噪声滤波器中的应用实例。图一图二图三如图四所示，利用磁珠的电感特性构成的高频LC滤波器电路，该电路可有效的吸收由高频振荡器产生的振荡信号而不致窜入负载，并且不降低负载上的直流电压。图四如图五所示，利用磁珠的电阻特性来消除两只快速逻辑门之间由于长线传输而引起的振铃现象。任何传输线都不可避免的存在着引线电阻、引线电感和杂散电容，因此，一个标准的脉冲信号在经过较长传输线后，极易产生上冲及振铃现象。大量的实验证明，引线电阻可使脉冲的平均振幅减小，而引线电感和杂散电容的存在，则是产生上冲和振铃的根本原因。在脉冲前沿上升时间相同的条件下，引线电感越大，上冲及振铃现象就越严重，杂散电容越大，则使波形的上升时间越长，而引线电阻的增加，将使脉冲的振幅减小。在实际电路中，可以利用串联电阻的方法来减小和抑制上冲及振铃。图五吸收磁环/磁珠抑制差模干扰时，通过它的电流值正比于其体积，两者失调造成饱和，降低了元件性能；抑制共模干扰时，将电源的两根线(正负)同时穿过一个磁环，有效信号为差模信号，EMI吸收磁环/磁珠对其没有任何影响而对于共模信号则会表现出较大的电感量。磁环的使用中还有一个较好的方法是让穿过的磁环的导线反复绕几下，以增加电感量。可以根据它对电磁干扰的抑制原理，合理使用它的抑制作用。铁氧体抑制元件应当安装在靠近干扰源的地方。对于输入/输出电路，应尽量靠近屏蔽壳的进、出口处。对铁氧体磁环和磁珠构成的吸收滤波器，除了应选用高磁导率的有耗材料外，还要注意它的应用场合。它们在线路中对高频成分所呈现的电阻大约是十至几百欧姆，因此它在高阻抗电路中的作用并不明显，相反，在低阻抗电路(如功率分配、电源或射频电路)中使用将非常有效磁珠的典型应用--232接口磁珠的典型应用--VGA接口磁珠的典型应用--LCD接口六、电感与磁珠的联系与区别1、电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件2、电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC对策3、磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。EMI的两个途径，即：辐射和传导，不同的途径采用不同的抑制方法。前者用磁珠，后者用电感。4、磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL,振荡电路，含超高频存储器电路（DDRSDRAM,RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHZ.5、电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。一般地的连接和电源的连接在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。对信号线也采用磁珠。磁珠的大小（确切的说应该是磁珠的特性曲线）取决于需要磁珠吸收的干扰波的频率。磁珠就是阻高频，对直流电阻低，对高频电阻高。比如1000R@100Mhz就是说对100M频率的信号有1000欧姆的电阻。因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。磁珠的datasheet上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准，比如2012B601,就是指在100MHz的时候磁珠的Impedance为600欧姆。6、在使用片式磁珠还是片式电感主要还在于实际应用场合。在谐振电路中需要使用片式电感。而需要消除不需要的EMI噪声时，使用片式磁珠是最佳的选择。片式磁珠和片式电感的应用场合：片式电感：射频（RF）和无线通讯，信息技术设备，雷达检波器，汽车电子，蜂窝电话，寻呼机，音频设备，PDAs（个人数字助理），无线遥控系统以及低压供电模块等。片式磁珠：时钟发生电路，模拟电路和数字电路之间的滤波，I/O输入/输出内部连接器（比如串口，并口，键盘，鼠标，长途电信，本地局域网），射频（RF）电路和易受干扰的逻辑设备之间，供电电路中滤除高频传导干扰，计算机，打印机，录像机（VCRS），电视系统和手提电话中的EMI噪声抑止。与电感的区别：（1）有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈；少于一匝（导线直通磁环）的线圈习惯称之为磁珠。（2）电感是储能元件；而磁珠是能量转换（消耗）器件。（3）电感多用于电源滤波回路；磁珠多用于信号回路,用