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EMC中的電感器2:鐵氧體磁珠
發(fā)布時(shí)間:2020-10-14 來源:EMC小哥 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】本文介紹鐵氧體磁珠。鐵氧體磁珠是磁性成分,在抑制高頻噪聲和防止有害輻射方面起著關(guān)鍵作用。了解有關(guān)市場上可以找到的應(yīng)用,用例和不同類型的鐵氧體磁珠的更多信息。
什么是鐵氧體磁珠?
基本上,鐵氧體磁珠是-簡而言之-被磁性材料(鐵氧體,三氧化二鐵Fe2O3的陶瓷材料)包圍的電導(dǎo)體。鐵氧體磁珠會(huì)衰減高頻信號(hào)(通常f> 1MHz),并以熱的形式消散。它們根據(jù)信號(hào)的頻率為信號(hào)提供可變的阻抗,并具有不同的大小和形狀。取決于頻率的功能原理可以描述如下:
從直流電(DC,0Hz)直到諧振頻率fr,鐵氧體磁珠的阻抗行為都是感性的。
在諧振頻率?Fr和周圍?FR,它是純電阻。
對于高于fr的頻率,由于寄生元件,鐵氧體磁珠的阻抗行為是電容性的。在最后一個(gè)區(qū)域,鐵氧體將不再充當(dāng)良好的濾波器。
在對抗噪聲時(shí),相關(guān)的頻帶是電阻性頻帶,因?yàn)檠刂?,鐵氧體磁珠主要停止表現(xiàn)為電感器的行為,而開始表現(xiàn)為電阻器的行為:耗散噪聲并產(chǎn)生熱量。
鐵氧體磁珠的阻抗特性[5]。
鐵氧體磁珠的類型
如今,市場上可以找到不同類型的鐵氧體磁珠。下面介紹兩種類型:
● 軸向鐵氧體磁珠–電纜固定座。
● 片狀鐵氧體磁珠– PCB安裝。
軸向鐵氧體磁珠
軸向鐵氧體磁珠由圓柱形的磁性材料組成,一根或幾根導(dǎo)線穿過圓柱體。磁性材料會(huì)限制磁場,并且在高頻下會(huì)表現(xiàn)出很高的損耗,因此,它是過濾高頻噪聲(典型值從f= 1MHz到f= 1GHz)的理想解決方案。
雷卯電子提供磁珠解決方案。
鐵氧體磁珠是一條鐵氧體磁珠,導(dǎo)線或電纜穿過其中。[1]。
軸向鐵氧體磁珠的一個(gè)子組,稱為鉗位或夾式鐵氧體,被廣泛用于解決系統(tǒng)中的干擾問題,這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成,并且在其他地方(例如印刷電路板(PCB))上修改的空間或時(shí)間不多)。它們具有不同的形狀和尺寸,并且鉗位鐵氧體可以非常靈活地安裝在設(shè)計(jì)上,以抑制噪聲電流(例如,通過電纜的共模噪聲)。
鉗形鐵氧體放置在發(fā)射電線和電纜的周圍[8]。
片狀鐵氧體磁珠
片狀鐵氧體磁珠也稱為表面安裝器件(SMD)鐵氧體磁珠。現(xiàn)代組裝的PCB(PCBA)包含多達(dá)數(shù)十萬個(gè)SMD組件,而芯片鐵氧體磁珠通常用于保護(hù)敏感的電子電路,使其免受同一板中其他(噪聲較大)組件的干擾。芯片焊珠采用非常知名的封裝,例如0603或1206等,這使得這種焊珠在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)非常有用且適用。片狀鐵氧體磁珠的尺寸與SMD電容器或電阻器相同(請參見下文)。
片狀鐵氧體磁珠[1]。
片狀鐵氧體磁珠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[1]。
鐵氧體磁珠的建模
上面的“什么是鐵氧體磁珠?”部分已經(jīng)介紹了一些特性,例如鐵氧體磁珠的電感,電阻或電容特性。使用準(zhǔn)確的模型對鐵氧體磁珠進(jìn)行建模對于預(yù)測其行為并選擇最適合自己的磁珠至關(guān)重要。鐵氧體磁珠可以用以下組件建模:
● Rdc:直流電阻。
● Rac:交流電時(shí)的電阻。
● Lbead:磁珠電感。
● Cpar:寄生電容。
此模型在Sub-GHz頻段以內(nèi)都是準(zhǔn)確的[2]
所有參數(shù)通常由制造商在特定頻率(例如100MHz)下給出。良好且常見的做法是使用SPICE軟件工具(例如LTspice[6]或TINA-TI[7])模擬濾波器的特性和性能。
鐵氧體磁珠的實(shí)際應(yīng)用
在許多情況下都可以使用鐵氧體磁珠。這里提供一些示例:
差分噪聲濾波器。在下面的示例中,L1和C1充當(dāng)?shù)屯V波器,從而減小了運(yùn)算放大器輸入端的外部干擾的影響。
差分噪聲濾波器的示例(鐵氧體磁珠L1和電容器C1)。
電源線路濾波器。一個(gè)帶有兩個(gè)電容器和一個(gè)鐵氧體的PI濾波器可用于抑制電力線上的高頻噪聲,并分離噪聲電路和敏感電路。
PI過濾器示例,用于過濾電源線[3]。
電纜的共模濾波器。當(dāng)電路的兩個(gè)導(dǎo)體中都存在噪聲(共模噪聲)時(shí),鐵氧體鉗位電路可以集中磁場并消除一個(gè)導(dǎo)體與另一個(gè)導(dǎo)體之間的噪聲影響。
鉗位鐵氧體示例,用于過濾電源接線上的共模噪聲[4]。
來源: 上海雷卯電子,原創(chuàng):EMC小哥
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