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磁珠与电感专题讲座

1、什么是磁珠,什么是电感

       磁珠的全称为铁氧体磁珠滤波器(另有一种是非晶合金磁性材料制作的磁珠),铁氧体材料的特点是高频损耗非常大,具有很高的导磁率,使电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。当磁珠中有电流穿过时,铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗,而对较高频率的电流会产生较大的衰减。对于抑制电磁干扰用的铁氧体,最重要的性能参数为磁导率u和饱和磁通密度Bs。它的等效电路为一个电感和一个电阻串联,两个元件的值都与磁珠的长度成比例。当导线穿过这种铁氧体磁芯时,所构成的电感阻抗是随着频率的升高而增加。高频电流在其中以热量形式散发。

       在电路中,当电流流过导体时,会产生电磁场,电磁场的大小除以电流的大小就是电感。电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。给一个线圈通入电流,线圈周围就会产生磁场,线圈就有磁通量通过。通入线圈的电源越大,磁场就越强,通过线圈的磁通量就越大。实验证明,通过线圈的磁通量和通入的电流是成正比的,它们的比值叫做自感系数,也叫做电感。电感器(电感线圈)就是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件。

2、磁珠和电感的区别

电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件。电感多用于电源滤波回路,侧重于抑止传导性干扰;磁珠多用于信号回路,主要用于EMI方面。磁珠用来吸收超高频信号,像一些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,而电感是一种储能元件,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。

3、磁珠的作用及如何选择磁珠

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1000欧姆。要正确的选择磁珠,必须注意以下几点:

(1) 不需要的信号的频率范围为多少;

(2) 噪声源是谁;

(3) 需要多大的噪声衰减;

(4) 环境条件是什么(温度,直流电压,结构强度);

(5) 电路和负载阻抗是多少;

(6) 是否有空间在PCB板上放置磁珠。

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。通过总阻抗曲线,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。 片式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。

4、电感器的作用及如何选择电感器

       电感器的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。电感器的应用极为广泛,如LC滤波电路、调谐放大电路、振荡电路、均衡电路、去耦电路等等都会用到。

       (1) 电感起作用的原因是它在通过非稳恒电流时产生变化的磁场,而这个磁场又会反过来影响电流,所以,这么说来,任何一个导体,只要它通过非稳恒电流,就会产生变化的磁场,就会反过来影响电流,所以任何导体都会有自感现象产生;

       (2) 电感的特性与电容的特性正好相反,它具有阻止交流电通过而让直流电顺利通过的特性。电感的特性是通直流、阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。电感器在电路中经常和电容一起工作,构成LC滤波器、LC振荡器等。另外,人们还利用电感的特性,制造了阻流圈、变压器、继电器等。

5、片式磁珠和片式电感的使用场合

使用片式磁珠和片式电感的原因:是使用片式磁珠还是片式电感主要还在于应用。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如下:

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、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。

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