《電子技術(shù)應(yīng)用》
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磁珠在PCB電路設(shè)計中的選用
摘要: 普通濾波器是由無損耗的電抗元件構(gòu)成的,,它在線路中的作用是將阻帶頻率反射回信號源,,所以這類濾波器又叫反射濾波器。當反射濾波器與信號 源阻抗不匹配時,,就會有一部分能量被反射回信號源,,造成干擾電平的增強。為解決這一弊病,,可在濾波器的進線上使用鐵氧體磁環(huán)或磁珠套,,利用滋環(huán)或磁珠對高 頻信號的渦流損耗,把高頻成分轉(zhuǎn)化為熱損耗,。因此磁環(huán)和磁珠實際上對高頻成分起吸收作用,,所以有時也稱之為吸收濾波器。
Abstract:
Key words :

         1.磁珠的單位是歐姆,,而不是亨特,,這一點要特別注意。因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產(chǎn)生的阻抗來標稱的,,阻抗的單位也是歐姆,。磁珠的 DATASHEET上一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖,一般以100MHz為標準,,比如1000R@100MHz,,意思就是在100MHz頻率的時候磁 珠的阻抗相當于600歐姆。

  2.普通濾波器是由無損耗的電抗元件構(gòu)成的,,它在線路中的作用是將阻帶頻率反射回信號源,所以這類濾波器又叫反射濾波器,。當反射濾波器與信號 源阻抗不匹配時,,就會有一部分能量被反射回信號源,造成干擾電平的增強,。為解決這一弊病,,可在濾波器的進線上使用鐵氧體磁環(huán)或磁珠套,利用滋環(huán)或磁珠對高 頻信號的渦流損耗,,把高頻成分轉(zhuǎn)化為熱損耗,。因此磁環(huán)和磁珠實際上對高頻成分起吸收作用,所以有時也稱之為吸收濾波器,。

  不同的鐵氧體抑制元件,,有不同的最佳抑制頻率范圍,。通常磁導率越高,抑制的頻率就越低,。此外,,鐵氧體的體積越大,抑制效果越好,。在體積一定 時,,長而細的形狀比短而粗的抑制效果好,內(nèi)徑越小抑制效果也越好,。但在有直流或交流偏流的情況下,,還存在鐵氧體飽和的問題,抑制元件橫截面越大,,越不易飽 和,,可承受的偏流越大。EMI吸收磁環(huán)/磁珠抑制差模干擾時,,通過它的電流值正比于其體積,,兩者失調(diào)造成飽和,降低了元件性能;抑制共模干擾時,,將電源的 兩根線(正負)同時穿過一個磁環(huán),,有效信號為差模信號,EMI吸收磁環(huán)/磁珠對其沒有任何影響,,而對于共模信號則會表現(xiàn)出較大的電感量,。磁環(huán)的使用中還有 一個較好的方法是讓穿過的磁環(huán)的導線反復繞幾下,以增加電感量,??梢愿鶕?jù)它對電磁干擾的抑制原理,合理使用它的抑制作用,。

  鐵氧體抑制元件應(yīng)當安裝在靠近干擾源的地方,。對于輸入/輸出電路,應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進,、出口處,。對鐵氧體磁環(huán)和磁珠構(gòu)成的吸收濾波器, 除了應(yīng)選用高磁導率的有耗材料外,,還要注意它的應(yīng)用場合,。它們在線路中對高頻成分所呈現(xiàn)的電阻大約是十至幾百Ω,因此它在高阻抗電路中的作用并不明顯,,相 反,,在低阻抗電路(如功率分配、電源或射頻電路)中使用將非常有效。四,、結(jié)論

  由于鐵氧體可以衰減較高頻同時讓較低頻幾乎無阻礙地通過,,故在EMI控制中得到了廣泛地應(yīng)用。用于EMI吸收的磁環(huán)/磁珠可制成各種的形狀,,廣泛 應(yīng)用于各種場合,。如在PCB板上,可加在DC/DC模塊,、數(shù)據(jù)線,、電源線等處。它吸收所在線路上高頻干擾信號,,但卻不會在系統(tǒng)中產(chǎn)生新的零極點,,不會破壞 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它與電源濾波器配合使用,,可很好的補充濾波器高頻端性能的不足,,改善系統(tǒng)中濾波特性 。

  磁珠專用于抑制信號線,、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾,,還具有吸收靜電脈沖的能力。

  磁珠是用來吸收超高頻信號,,象一些RF電路,,PLL,振蕩電路,,含超高頻存儲器電路(DDR SDRAM,,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,,用在LC振蕩電路,,中低頻的濾波電路等,其應(yīng)用頻率范圍很少超過錯50MHZ,。

  磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)(電路)中的RF噪聲,,RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信號,,而射頻RF 能 量卻是無用的電磁干擾沿著線路傳輸和輻射(EMI),。要消除這些不需要的信號能量,使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色(衰減器),,該器件允許直流信號通過, 而濾除交流信號,。通常高頻信號為30MHz以上,,然而,低頻信號也會受到片式磁珠的影響。

  片式磁珠由軟磁鐵氧體材料組成,,構(gòu)成高體積電阻率的獨石結(jié)構(gòu),。渦流損耗同鐵氧體材料的電阻率成反比。渦流損耗隨信號頻率的平方成正比,。 使用片式磁珠的好 處: 小型化和輕量化 在射頻噪聲頻率范圍內(nèi)具有高阻抗,,消除傳輸線中的電磁干擾。 閉合磁路結(jié)構(gòu),,更好地消除信號的串繞,。 極好的磁屏蔽結(jié)構(gòu)。 降低直 流電阻,,以免對有用信號產(chǎn)生過大的衰減,。 顯著的高頻特性和阻抗特性(更好的消除RF能量)。 在高頻放大電路中消除寄生振蕩,。 有效的工作在幾個MHz 到幾百MHz的頻率范圍內(nèi),。

  要正確的選擇磁珠,必須注意以下幾點:

  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,、電路和負載阻抗是多少;

  6,、是否有空間在PCB板上放置磁珠;

  前三條通過觀察廠家提供的阻抗頻率曲線就可以判斷。在阻抗曲線中三條曲線都非常重要,,即電阻,,感抗和總阻抗??傋杩雇ㄟ^ZR22πfL()2+:=fL 來 描述,。通過這一曲線,選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內(nèi)具有最大阻抗而在低頻和直流下信號衰減盡量小的磁珠型號,。 片式磁珠在過大的直流電壓下,,阻抗特性會 受到影響,另外,,如果工作溫升過高,,或者外部磁場過大,磁珠的阻抗都會受到不利的影響,。 使用片式磁珠和片式電感的原因: 是使用片式磁珠還是片式電感主 要還在于應(yīng)用,。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時,使用片式磁珠是最佳的選擇,。 片式磁珠和片式電感的應(yīng)用場合:

  片式電感: 射頻(RF)和無線通訊,,信息技術(shù)設(shè)備,雷達檢波器,,汽車,,蜂窩電話,尋呼機,,音頻設(shè)備,,PDAs(個人數(shù)字助理),無線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等,。

  片式磁珠: 時鐘發(fā)生電路,,模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波,I/O輸入/輸出內(nèi)部連接器(比如串口,,并口,,鍵盤,鼠標,,長途電信,,本地局域網(wǎng)),射頻 (RF)電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間,,供電電路中濾除高頻傳導干擾,,計算機,機,,錄像機(VCRS),,電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。

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