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PCB設(shè)計(jì)的磁珠選用技巧

2016-08-03

  使用貼片磁珠和貼片電感的原因:是使用貼片磁珠還是貼片電感主要還在于應(yīng)用。在諧振電路中需要使用貼片電感,。而需要消除不需要的EMI噪聲時(shí),,使用貼片磁珠是最佳的選擇。

  1,、磁珠的單位是歐姆,,而不是亨特,這一點(diǎn)要特別注意,。因?yàn)榇胖榈膯挝皇前凑账谀骋活l率產(chǎn)生的阻抗來(lái)標(biāo)稱的,,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的 DATASHEET上一般會(huì)提供頻率和阻抗的特性曲線圖,,一般以100MHz為標(biāo)準(zhǔn),,比如1000R 100MHz,意思就是在100MHz頻率的時(shí)候磁珠的阻抗相當(dāng)于600歐姆,。

  2,、普通濾波器是由無(wú)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(hào)源,,所以這類濾波器又叫反射濾波器,。當(dāng)反射濾波器與信號(hào) 源阻抗不匹配時(shí),就會(huì)有一部分能量被反射回信號(hào)源,,造成干擾電平的增強(qiáng),。為解決這一弊病,可在濾波器的進(jìn)線上使用鐵氧體磁環(huán)或磁珠套,,利用滋環(huán)或磁珠對(duì)高 頻信號(hào)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(shí)際上對(duì)高頻成分起吸收作用,,所以有時(shí)也稱之為吸收濾波器,。

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  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(dǎo)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,。網(wǎng)上某些大牛研究發(fā)現(xiàn):在體積一定時(shí),長(zhǎng)而細(xì)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(wèn)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(shí),通過(guò)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(shí),將電源的 兩根線(正負(fù))同時(shí)穿過(guò)一個(gè)磁環(huán),,有效信號(hào)為差模信號(hào),,EMI吸收磁環(huán)/磁珠對(duì)其沒(méi)有任何影響,而對(duì)于共模信號(hào)則會(huì)表現(xiàn)出較大的電感量,。磁環(huán)的使用中還有 一個(gè)較好的方法是讓穿過(guò)的磁環(huán)的導(dǎo)線反復(fù)繞幾下,,以增加電感量??梢愿鶕?jù)它對(duì)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(dāng)安裝在靠近干擾源的地方,。對(duì)于輸入/輸出電路,,應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進(jìn)、出口處,。對(duì)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(dǎo)率的有耗材料外,還要注意它的應(yīng)用場(chǎng)合,。它們?cè)诰€路中對(duì)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,。

  由于鐵氧體可以衰減較高頻同時(shí)讓較低頻幾乎無(wú)阻礙地通過(guò),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(chǎng)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(hào),但卻不會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生新的零極點(diǎn),,不會(huì)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(bǔ)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(hào)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(lái)吸收超高頻信號(hào),象一些RF電路,,PLL,,振蕩電路,含超高頻存儲(chǔ)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(guò)錯(cuò) 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(hào),而射頻 RF能 量卻是無(wú)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(hào)能量,,使用貼片磁珠扮演高頻電阻的角色(衰減器),該器件允許直流信號(hào)通過(guò),, 而濾除交流信號(hào),。通常高頻信號(hào)為30MHz以上,然而,,低頻信號(hào)也會(huì)受到貼片磁珠的影響,。

  貼片磁珠由軟磁鐵氧體材料組成,,構(gòu)成高體積電阻率的獨(dú)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(hào)頻率的平方成正比,。 使用貼片磁珠的好 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(hào)的串繞。 極好的磁屏蔽結(jié)構(gòu),。 降低直 流電阻,,以免對(duì)有用信號(hào)產(chǎn)生過(guò)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(gè)MHz 到幾百M(fèi)Hz的頻率范圍內(nèi)。

  要正確的選擇磁珠比較核心的幾點(diǎn)建議:

  一,、不需要的信號(hào)的頻率范圍為多少,;

  二、噪聲源是誰(shuí),;

  三,、是否有空間在PCB板上放置磁珠;

  四,、需要多大的噪聲衰減,;

  五、環(huán)境條件是什么(溫度,,直流電壓,,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度);

  六,、電路和負(fù)載阻抗是多少,;

  前三條通過(guò)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^(guò) ZR22πfL()2+:=fL來(lái) 描述,。通過(guò)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(hào)衰減盡量小的磁珠型號(hào),。 貼片磁珠在過(guò)大的直流電壓下,,阻抗特性會(huì) 受到影響,另外,,如果工作溫升過(guò)高,,或者外部磁場(chǎng)過(guò)大,,磁珠的阻抗都會(huì)受到不利的影響。 也可以到深圳電子展上去挑選,。使用貼片磁珠和貼片電感的原因:是使用貼片磁珠還是貼片電感主 要還在于應(yīng)用,。在諧振電路中需要使用貼片電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時(shí),,使用貼片磁珠是最佳的選擇,。

  貼片磁珠和貼片電感的應(yīng)用場(chǎng)合:

  貼片電感:射頻(RF)和無(wú)線通訊,信息技術(shù)設(shè)備,,雷達(dá)檢波器,,汽車,蜂窩電話,,尋呼機(jī),音頻設(shè)備,,PDAs(個(gè)人數(shù)字助理),,無(wú)線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。

  貼片磁珠:時(shí)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(biāo),長(zhǎng)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(dǎo)干擾,,計(jì)算機(jī),,機(jī),錄像機(jī)(VCRS),,電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止,。


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