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PCB电路设计中磁珠的选用技巧

更新时间:2017-01-12 14:35:59点击次数:1379次

   使用贴片磁珠和贴片电感的原因:是使用贴片磁珠还是贴片电感主要还在于应用。在谐振电路中需要使用贴片电感。而需要消除不需要的EMI噪声时,使用贴片磁珠是最佳的选择。

   1。磁珠的单位是欧姆,而不是亨特,这一点要特别注意。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上一般会提供频率和阻抗的特性曲线图,一般以100MHz为标准,比如1000R 100MHz,意思就是在100MHz频率的时候磁 珠的阻抗相当于600欧姆。

   2。普通滤波器是由无损耗的电抗元件构成的,它在线路中的作用是将阻带频率反射回信号源,所以这类滤波器又叫反射滤波器。当反射滤波器与信号 源阻抗不匹配时,就会有一部分能量被反射回信号源,造成干扰电平的增强。为解决这一弊病,可在滤波器的进线上使用铁氧体磁环或磁珠套,利用滋环或磁珠对高 频信号的涡流损耗,把高频成分转化 为热损耗。因此磁环和磁珠实际上对高频成分起吸收作用,所以有时也称之为吸收滤波器。

    不同的铁氧体抑制元件,有不同的最佳抑制频率范围。通常磁导率越高,抑制的频率就越低。此外,铁氧体的体积越大,抑制效果越好。我爱方案网上某些大牛研究 发现:在体积一定时,长而细的形状比短而粗的抑制效果好,内径越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情况下,还存在铁氧体饱和的问题,抑制元件横截 面越大,越不易饱 和,可承受的偏流越大。EMI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Ω,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。

   由于铁氧体可以衰减较高频同时让较低频几乎无阻碍地通过,故在EMI控制中得到了广泛地应用。用于EMI吸收的磁环/磁珠可制成各种的形状,广泛 应用于各种场合。如在PCB板上,可加在DC/DC模块、数据线、电源线等处。它吸收所在线路上高频干扰信号,但却不会在系统中产生新的零极点,不会破坏 系统的稳定性。它与电源滤波器配合使用,可很好的补充滤波器高频端性能的不足,改善系统中滤波特性 。

   磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。

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(DDR SDRAM,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错 50MHZ。

   磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构(电路)中的RF噪声,RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信号,而射频 RF能 量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射(EMI)。要消除这些不需要的信号能量,使用贴片磁珠扮演高频电阻的角色(衰减器),该器件允许直流信号通过, 而滤除交流信号。通常高频信号为30MHz以上,然而,低频信号也会受到贴片磁珠的影响。

   贴片磁珠由软磁铁氧体材料组成,构成高体积电阻率的独石结构。涡流损耗同铁氧体材料的电阻率成反比。涡流损耗随信号频率的平方成正比。 使用贴片磁珠的 好 处:小型化和轻量化 在射频噪声频率范围内具有高阻抗,消除传输线中的电磁干扰。 闭合磁路结构,更好地消除信号的串绕。 极好的磁屏蔽结构。 降低直 流电阻,以免对有用信号产生过大的衰减。 显著的高频特性和阻抗特性(更好的消除RF能量)。 在高频放大电路中消除寄生振荡。 有效的工作在几个MHz 到几百MHz的频率范围内。

正确的选择磁珠,笔者给出了比较核心的几点建议:

一、不需要的信号的频率范围为多少;

二、噪声源是谁;

三、是否有空间在PCB板上放置磁珠;

四、需要多大的噪声衰减;

五、环境条件是什么(温度,直流电压,结构强度);

六、电路和负载阻抗是多少;

前三条通过观察厂家提供的阻抗频率曲线就可以判断。在阻抗曲线中三条曲线都非常重要,即电阻,感抗和总阻抗。总阻抗通过 ZR22πfL()2+:=fL来 描述。通过这一曲线,选择在希望衰减噪声的频率范围内具有最大阻抗而在低频和直流下信号衰减尽量小的磁珠型号。 贴片磁珠在过大的直流电压下,阻抗特性会 受到影响,另外,如果工作温升过高,或者外部磁场过大,磁珠的阻抗都会受到不利的影响。 也可以到深圳电子展上去挑选。使用贴片磁珠和贴片电感的原因:是使用贴片磁珠还是贴片电感主 要还在于应用。在谐振电路中需要使用贴片电感。而需要消除不需要的EMI噪声时,使用贴片磁珠是最佳的选择。

贴片磁珠和贴片电感的应用场合:

贴片电感:射频(RF)和无线通讯,信息技术设备,雷达检波器,汽车,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。

贴片磁珠: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,机,录像机(VCRS),电视系统和手提电话中的EMI噪声抑止。

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