磁珠的作用 (磁珠的作用和用途)

在成品电路板上，我们会看到一些导线或元件的引脚上套有黑色的小磁环，这就是本文要介绍的磁珠。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)，是一种抗干扰元件，滤除高频噪声效果显著。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μ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。在低频段，阻抗由电感的感抗构成。低频时R很小，磁芯的磁导率较高，因此电感量较大，L起主要作用，电磁干扰被反射而受到抑制，并且这时磁芯的损耗较小．整个器件是一个低损耗，高Q特性的电感。这种电感容易造成谐振．因此在低频段有时可能出现使用铁氧体磁珠后，干扰增强的现象。在高频段，阻抗由电阻成分构成，随着频率升高，磁芯的磁导率降低，导致电感的电感量减小，感抗成分减小。这时磁芯的损耗增加，电阻成分增加，导致总的阻抗增加。当高频信号通过铁氧体时，电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。铁氧体磁珠广泛应用于印制电路板，如在印制板的电源线入口端套上磁珠(较大的磁环)，就可以滤除高频干扰。铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰，它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。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，侧重于抑制传导性干扰；磁珠多用于信号回路，主要用于EMI(电磁兼容)方面。磁珠用来吸收超高频信号，例如在一些RF电路、PLL、振荡电路、含超高频存储器电路等，都需要在电源输入部分加磁珠。磁珠的单位是欧姆，是按照它在某一频率下产生的阻抗来标称的。磁珠的数据参数表(DATASHEET）上，一般会提供频率和阻抗的特性曲线图，常以MHz为标准，比如R@MHz，意思就是在MHz频率时磁珠的阻抗相当于欧姆。例如某磁珠参数为Ω，％,3A,，是指在频率MHz时，阻抗值为，允许误差是：±％，允许穿过的标称最大电流为3A；是外形尺寸，EIAl(英制：英寸)等同于J*／IEC(国际单位制：毫米)，即长3．2mm、宽1．6mm。磁环和磁珠对高频成分起吸收作用，也称为吸收滤波器。普通滤波器由无损耗的电抗元件构成，又叫反射滤波器。当反射滤波器与信号源阻抗不匹配时，就会有一部分能量被反射回信号源，造成干扰电平的增强。为解决这一弊端，可在滤波器的进线上使用铁氧体磁环或磁珠，利用它们对高频信号的涡流损耗，把高频威分转化为热损耗。磁珠抑制开关噪声属于主动抑制型。通常噪声滤波器只能吸收已发生的噪声，属于被动抑制型。磁珠则能抑制开关噪声的产生，属于主动抑制型。磁珠可广泛用于高频开关电源、录像机、电子测量仪器、以及各种对噪声要求非常严格的电路中。不同的铁氧体抑制元件，有不同的最佳抑制频率范围。通常磁导率越高，抑制频率越低。此外，铁氧体体积越大，抑制效果越好。在体积一定时，长而细的形状比短而粗的抑制效果好，内径越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情况下，还存在铁氧体饱和的问题，抑制元件横截面越大，越不易饱和，可承受的偏流也越大。