磁珠的全稱為鐵氧體磁珠濾波器(另有一種是非晶合金磁性材料制作的磁珠),是一種抗干擾元件,濾除高頻噪聲效果顯著。磁珠的主要原料為鐵氧體。鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料。鐵氧體材料為鐵鎂合金或鐵鎳合金,它的制造工藝和機械性能與陶瓷相似,顏色為灰黑色。磁珠有很高的電阻率和磁導(dǎo)率,他等效于電阻和電感串聯(lián),但電阻值和電感值都隨頻率變化。他比普通的電感有更好的高頻濾波特性,在高頻時呈現(xiàn)阻性,所以能在相當(dāng)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。
磁珠的電路符號就是電感,但是型號上可以看出使用的是磁珠。在電路功能上,磁珠和電感是原理相同的,只是頻率特性不同而已。
磁珠命名方式
磁珠的型號一般由下列五部分組成:
第一部分:類別,多用字母表示。
第二部分:尺寸,用數(shù)字表示(英制)
第三部分:材料,用字母表示,其中X代表小型。
第四部分:阻抗,一般為100MHz時的阻抗
第五部分:包裝方式,用字母表示
磁珠的單位
特別注意磁珠的單位是歐姆,而不是亨特。因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產(chǎn)生的阻抗來標(biāo)稱的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的數(shù)據(jù)表上一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖,一般以100MHz為標(biāo)準(zhǔn),比如600R@100MHz,意思就是在100MHz頻率的時候磁珠的阻抗相當(dāng)于600歐姆
磁珠分類
根據(jù)磁珠的應(yīng)用場合,大致可將磁珠分為普通型、大電流型、尖峰型等。
普通型:普通型磁珠用于電流不太大(一般小于600mA),無特殊要求的場合,它的直流電阻一般為零點幾個歐姆。能有效地抑制、吸收電子設(shè)備的電磁干擾和射頻干擾。其阻抗范圍一般為幾歐到幾千歐范圍內(nèi)。
大電流型:此型號磁珠應(yīng)用于要求較大電流的場合,由于其應(yīng)用于大電流的場合,因此就要求它的直流電阻必須很小,約小于普通型磁珠一個數(shù)量級,而其阻抗值一般也較小。
尖峰型:此型號的磁珠特性為在某一個頻率區(qū)域內(nèi),其阻抗急劇上升,從而在特定的頻率區(qū)域內(nèi)可獲得較高的衰減效果而對信號不產(chǎn)生影響。
磁珠選型
磁珠主要用于EMI差模噪聲抑制,他的直流阻抗很小,在高頻下卻有較高阻抗,一般說的600R是指100MHZ測試頻率下的阻抗值。
選擇磁珠應(yīng)考慮兩方面:一是電路中噪聲干擾的情況;二是需要通過的電流大小。
要大概了解噪聲的頻率、強度,不同的磁珠的頻率阻抗曲線是不同的,要選在噪聲中心頻率磁珠阻抗較高的那種。噪聲干擾大的要選阻抗高一點的,但并不是阻抗越高越好,因為阻抗越高DCR也越高,對有用信號的衰減也越大。但一般也沒有很明確的計算和選擇的標(biāo)準(zhǔn),主要看實際使用的效果,120R-600R之間都很常用。
然后要看通過電流大小,如果用在電源線部分則要選額定電流較大的型號,用在信號線部分則一般額定電流要求不高。另外磁珠一般是阻抗越大額定電流越小。磁珠的選擇要根據(jù)實際情況來進(jìn)行。比如對于3.3V、300mA電源,要求3.3V不能低于3.0V,那么磁珠的直流電阻DCR就應(yīng)該小于1R,這種情況一般選擇0.5R,防止參數(shù)漂移。
磁珠的阻抗與頻率關(guān)系的曲線
磁珠選型規(guī)則
磁珠所謂跟頻率的關(guān)系,無非就是某個型號的磁珠有一個最佳抑制頻率點,在這個頻率點的阻抗最高,而其他頻率上阻抗會變低。但一般不會變?yōu)榱?,只是阻抗大小不一而已。所以加上磁珠對很多頻率都有效,只不過有強弱之分。
一般磁珠的額定電流越小,阻抗就可以做得越高,選取額定電流高于并接近電源最大輸出電流的磁珠。
磁珠選型的注意事項
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(huán)境條件是什么(溫度,直流電壓,結(jié)構(gòu)強度);
5、電路和負(fù)載阻抗是多少;
6、是否有空間在PCB板上放置磁珠;
7、磁珠種類很多,制造商應(yīng)提供技術(shù)指標(biāo)說明,特別是磁珠的阻抗與頻率關(guān)系的曲線;
8、有的磁珠上有多個孔洞,用導(dǎo)線穿過可增加組件阻抗(穿過磁珠次數(shù)的平方),不過在高頻時所增加的抑制噪聲能力不可能如預(yù)期的多,而采用多串聯(lián)幾個磁珠的辦法;
9、鐵氧體是磁性材料,會因通過電流過大而產(chǎn)生磁飽和,導(dǎo)磁率急劇下降。大電流濾波應(yīng)采用結(jié)構(gòu)上專門設(shè)計的磁珠,還要注意其散熱措施;
10、鐵氧體磁珠不僅可用于電源電路中濾除高頻噪聲(可用于直流和交流輸出),還可廣泛應(yīng)用于其它電路,其體積可以做得很小。特別是在數(shù)字電路中,由于脈沖信號含有頻率很高的高次諧波,也是電路高頻輻射的主要根源,所以可在這種場合發(fā)揮磁珠的作用;
11、鐵氧體磁珠還廣泛應(yīng)用于信號電纜的噪聲濾除;
12、選擇磁珠時需要注意磁珠的通流量,一般需要做降額處理,用在電源電路時要考慮直流阻抗對壓降影響。