PCB電路設計中磁珠的選用
使用片式磁珠和片式電感的原因:是使用片式磁珠還是片式電感主 要還在于應用。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時,使用片式磁珠是*的選擇。
1。磁珠的單位是歐姆,而不是亨特,這一點要特別注意。因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產生的阻抗來標稱的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的 DATASHEET上一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖,一般以100MHz為標準,比如1000R@100MHz,意思就是在100MHz頻率的時候磁 珠的阻抗相當于600歐姆。
2。普通濾波器是由無損耗的電抗元件構成的,它在線路中的作用是將阻帶頻率反射回信號源,所以這類濾波器又叫反射濾波器。當反射濾波器與信號 源阻抗不匹配時,就會有一部分能量被反射回信號源,造成干擾電平的增強。為解決這一弊病,可在濾波器的進線上使用鐵氧體磁環或磁珠套,利用滋環或磁珠對高 頻信號的渦流損耗,把高頻成分轉化為熱損耗。因此磁環和磁珠實際上對高頻成分起吸收作用,所以有時也稱之為吸收濾波器。
不同的鐵氧體抑制元件,有不同的*抑制頻率范圍。通常磁導率越高,抑制的頻率就越低。此外,鐵氧體的體積越大,抑制效果越好。在體積一定 時,長而細的形狀比短而粗的抑制效果好,內徑越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情況下,還存在鐵氧體飽和的問題,抑制元件橫截面越大,越不易飽 和,可承受的偏流越大。EMI吸收磁環/磁珠抑制差模干擾時,通過它的電流值正比于其體積,兩者失調造成飽和,降低了元件性能;抑制共模干擾時,將電源的 兩根線(正負)同時穿過一個磁環,有效信號為差模信號,EMI吸收磁環/磁珠對其沒有任何影響,而對于共模信號則會表現出較大的電感量。磁環的使用中還有 一個較好的方法是讓穿過的磁環的導線反復繞幾下,以增加電感量。可以根據它對電磁干擾的抑制原理,合理使用它的抑制作用。
鐵氧體抑制元件應當安裝在靠近干擾源的地方。對于輸入/輸出電路,應盡量靠近屏蔽殼的進、出口處。對鐵氧體磁環和磁珠構成的吸收濾波器, 除了應選用高磁導率的有耗材料外,還要注意它的應用場合。它們在線路中對高頻成分所呈現的電阻大約是十至幾百Ω,因此它在高阻抗電路中的作用并不明顯,相 反,在低阻抗電路(如功率分配、電源或射頻電路)中使用將非常有效。
由于鐵氧體可以衰減較高頻同時讓較低頻幾乎*地通過,故在EMI控制中得到了廣泛地應用。用于EMI吸收的磁環/磁珠可制成各種的形狀,廣泛 應用于各種場合。如在PCB板上,可加在DC/DC模塊、數據線、電源線等處。它吸收所在線路上高頻干擾信號,但卻不會在系統中產生新的零極點,不會破壞 系統的穩定性。它與電源濾波器配合使用,可很好的補充濾波器高頻端性能的不足,改善系統中濾波特性 。
磁珠于抑制信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾,還具有吸收靜電脈沖的能力。
磁珠是用來吸收超高頻信號,象一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲器電路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,用在LC振蕩電路,中低頻的濾波電路等,其應用頻率范圍很少超過錯50MHZ。
磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線結構(電路)中的RF噪聲,RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信號,而射頻RF能 量卻是無用的電磁干擾沿著線路傳輸和輻射(EMI)。要消除這些不需要的信號能量,使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色(衰減器),該器件允許直流信號通過, 而濾除交流信號。通常高頻信號為30MHz以上,然而,低頻信號也會受到片式磁珠的影響。
片式磁珠由軟磁鐵氧體材料組成,構成高體積電阻率的獨石結構。渦流損耗同鐵氧體材料的電阻率成反比。渦流損耗隨信號頻率的平方成正比。 使用片式磁珠的好 處:小型化和輕量化 在射頻噪聲頻率范圍內具有高阻抗,消除傳輸線中的電磁干擾。 閉合磁路結構,更好地消除信號的串繞。 *的磁屏蔽結構。 降低直 流電阻,以免對有用信號產生過大的衰減。 顯著的高頻特性和阻抗特性(更好的消除RF能量)。 在高頻放大電路中消除寄生振蕩。 有效的工作在幾個MHz 到幾百MHz的頻率范圍內。
要正確的選擇磁珠,必須注意以下幾點:
1、不需要的信號的頻率范圍為多少;
2、噪聲源是誰;
3、需要多大的噪聲衰減;
4、環境條件是什么(溫度,直流電壓,結構強度);
5、電路和負載阻抗是多少;
6、是否有空間在PCB板上放置磁珠;
前三條通過觀察廠家提供的阻抗頻率曲線就可以判斷。在阻抗曲線中三條曲線都非常重要,即電阻,感抗和總阻抗。總阻抗通過ZR22πfL()2+:=fL來 描述。通過這一曲線,選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內具有zui大阻抗而在低頻和直流下信號衰減盡量小的磁珠型號。 片式磁珠在過大的直流電壓下,阻抗特性會 受到影響,另外,如果工作溫升過高,或者外部磁場過大,磁珠的阻抗都會受到不利的影響。 使用片式磁珠和片式電感的原因:是使用片式磁珠還是片式電感主 要還在于應用。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時,使用片式磁珠是*的選擇。 片式磁珠和片式電感的應用場合:
片式電感:射頻(RF)和無線通訊,信息技術設備,雷達檢波器,汽車,蜂窩,尋呼機,音頻設備,PDAs(個人數字助理),無線遙控系統以及低壓供電模塊等。
片式磁珠:時鐘發生電路,模擬電路和數字電路之間的濾波,I/O輸入/輸出內部連接器(比如串口,并口,鍵盤,鼠標,長途電信,本地局域網),射頻 (RF)電路和易受干擾的邏輯設備之間,供電電路中濾除高頻傳導干擾,計算機,機,錄像機(VCRS),電視系統和手