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EMC中的电感器2:铁氧体磁珠

【导读】本文介绍铁氧体磁珠。铁氧体磁珠是磁性成分,在抑制高频噪声和防止有害辐射方面起着关键作用。了解有关市场上可以找到的应用,用例和不同类型的铁氧体磁珠的更多信息。

什么是铁氧体磁珠?

基本上,铁氧体磁珠是-简而言之-被磁性材料(铁氧体,三氧化二铁Fe2O3的陶瓷材料)包围的电导体。铁氧体磁珠会衰减高频信号(通常f> 1MHz),并以热的形式消散。它们根据信号的频率为信号提供可变的阻抗,并具有不同的大小和形状。取决于频率的功能原理可以描述如下:

从直流电(DC,0Hz)直到谐振频率fr,铁氧体磁珠的阻抗行为都是感性的。

在谐振频率?Fr和周围?FR,它是纯电阻

对于高于fr的频率,由于寄生元件,铁氧体磁珠的阻抗行为是电容性的。在最后一个区域,铁氧体将不再充当良好的滤波器。

在对抗噪声时,相关的频带是电阻性频带,因为沿着它,铁氧体磁珠主要停止表现为电感器的行为,而开始表现为电阻器的行为:耗散噪声并产生热量。

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铁氧体磁珠的阻抗特性[5]。

铁氧体磁珠的类型

如今,市场上可以找到不同类型的铁氧体磁珠。下面介绍两种类型:

● 轴向铁氧体磁珠–电缆固定座。

● 片状铁氧体磁珠–PCB安装。

轴向铁氧体磁珠

轴向铁氧体磁珠由圆柱形的磁性材料组成,一根或几根导线穿过圆柱体。磁性材料会限制磁场,并且在高频下会表现出很高的损耗,因此,它是过滤高频噪声(典型值从f= 1MHz到f= 1GHz)的理想解决方案。

雷卯电子提供磁珠解决方案。

EMC中的电感器2:铁氧体磁珠

铁氧体磁珠是一条铁氧体磁珠,导线或电缆穿过其中。[1]。

轴向铁氧体磁珠的一个子组,称为钳位或夹式铁氧体,被广泛用于解决系统中的干扰问题,这些系统的设计已经完成,并且在其他地方(例如印刷电路板(PCB))上修改的空间或时间不多)。它们具有不同的形状和尺寸,并且钳位铁氧体可以非常灵活地安装在设计上,以抑制噪声电流(例如,通过电缆的共模噪声)。

EMC中的电感器2:铁氧体磁珠

钳形铁氧体放置在发射电线和电缆的周围[8]。

片状铁氧体磁珠

片状铁氧体磁珠也称为表面安装器件(SMD)铁氧体磁珠。现代组装的PCB(PCBA)包含多达数十万个SMD组件,而芯片铁氧体磁珠通常用于保护敏感的电子电路,使其免受同一板中其他(噪声较大)组件的干扰。芯片焊珠采用非常知名的封装,例如0603或1206等,这使得这种焊珠在进行PCB设计时非常有用且适用。片状铁氧体磁珠的尺寸与SMD电容器或电阻器相同(请参见下文)。

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片状铁氧体磁珠[1]。

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片状铁氧体磁珠的内部结构[1]。

铁氧体磁珠的建模

上面的“什么是铁氧体磁珠?”部分已经介绍了一些特性,例如铁氧体磁珠的电感,电阻或电容特性。使用准确的模型对铁氧体磁珠进行建模对于预测其行为并选择最适合自己的磁珠至关重要。铁氧体磁珠可以用以下组件建模:

● Rdc:直流电阻。

● Rac:交流电时的电阻。

● Lbead:磁珠电感。

● Cpar:寄生电容。

EMC中的电感器2:铁氧体磁珠

此模型在Sub-GHz频段以内都是准确的[2]

所有参数通常由制造商在特定频率(例如100MHz)下给出。良好且常见的做法是使用SPICE软件工具(例如LTspice[6]或TINA-TI[7])模拟滤波器的特性和性能。

铁氧体磁珠的实际应用

在许多情况下都可以使用铁氧体磁珠。这里提供一些示例:

差分噪声滤波器。在下面的示例中,L1和C1充当低通滤波器,从而减小了运算放大器输入端的外部干扰的影响。

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差分噪声滤波器的示例(铁氧体磁珠L1和电容器C1)。

电源线路滤波器。一个带有两个电容器和一个铁氧体的PI滤波器可用于抑制电力线上的高频噪声,并分离噪声电路和敏感电路。

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PI过滤器示例,用于过滤电源线[3]。

电缆的共模滤波器。当电路的两个导体中都存在噪声(共模噪声)时,铁氧体钳位电路可以集中磁场并消除一个导体与另一个导体之间的噪声影响。

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钳位铁氧体示例,用于过滤电源接线上的共模噪声[4]。

来源: 上海雷卯电子,原创:EMC小哥

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