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          磁珠的特性及應用

          磁性材料制作的磁珠,它和鐵氧體不是同一種材料。(注:請區別于電‘技術中的“絕緣瓷珠”——編者)

            磁珠的主要原料為鐵氧體,是一種立方晶格結構的亞鐵磁性材料。這種材料的特點是高頻損耗非常大,具有很高的導磁率,使電感線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產生的電容最小。當導線中有電流穿過時,鐵氧體對低頻電流幾乎沒有什么阻抗,而對較高頻率的電流會產生較大的衰減。

            對于抑制電磁干擾用的鐵氧體,最重要的性能參數為磁導率μ和飽和磁通密度Bs。它的等效電路為一個電感和一個電阻串聯,兩個元件的值都與磁珠的長度成比例。當導線穿過這種鐵氧體磁芯時,所構成的電感阻抗是隨著頻率的升高而增加。高頻電流在其中以熱量形式散發。

            在低頻段,阻抗由電感的感抗構成。低頻時R很小,磁芯的磁導率較高,因此電感量較大,L起主要作用,電磁干擾被反射而受到抑制,并且這時磁芯的損耗較小,整個器件是一個低損耗,高Q特性的電感。這種電感容易造成諧振,因此在低頻段有時可能出現使用鐵氧體磁珠后,干擾增強的現象。

            在高頻段,阻抗由電阻成分構成,隨著頻率升高,磁芯的磁導率降低,導致電感的電感量減小,感抗成分減小。這時磁芯的損耗增加,電阻成分增加,導致總的阻抗增加。當高頻信號通過鐵氧體時,電磁干擾被吸收并轉換成熱能的形式耗散掉。

            鐵氧體抑制元件廣泛應用于印制電路板。在電源線和數據線上,如在印制板的電源線入口端加鐵氧體抑制元件就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環或磁珠專用于抑制信號線、電源線上的高頻干擾和尖峰干擾,它也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。

            磁珠與電感的區別:電感是儲能元件,而磁珠是能量轉換(消耗)器件;電感多用于電源濾波回路,側重于抑制傳導性干擾,磁珠多用于信號回路,主要用于EMI(電磁兼容)方面。磁珠用來吸收超高頻信號,例如在一些RF電路、PLL、振蕩電路、含超高頻存儲器電路等,都需要在電源輸入部分加磁珠。電感是一種儲能元件,多用在LC振蕩電路、中低頻的濾波電路等,其應用頻率范圍很少超過50MHz。

            1.磁珠的單位是歐姆,而不是亨特。

            磁珠的單位是按照它在某一頻率產生的阻抗來標稱的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的數據參數表(DATASHEET)上,一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖,常以100MHz為標準,比如600R@100MHz,意思就是在100MHz頻率時磁珠的阻抗相當于600歐姆。例如某磁珠參數為120ohm,25%,3A,1206,其中120ohm是指在頻率100MHz時,該磁珠的阻抗值為120歐姆,25%是指上述阻抗所允許的誤差是±25%,3A是指該磁珠標稱允許流過的最大電流,1206是指該磁珠的外形尺寸,EIAl206(英制:英寸)等同于JIS/IEC3216(國際單位制:毫米),即長3.2mm、寬1.6mm。

            2.磁環和磁珠對高頻成分起吸收作用,也稱為吸收濾波器。

            普通濾波器是由無損耗的電抗元件構成,在線路中的作用是將阻帶頻率反射回信號源,這類普通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。為解決這一弊端,可在濾波器的進線上使用鐵氧體磁環或磁珠套,利用磁環或磁珠對高頻信號的渦流損耗,把高頻成分轉化為熱損耗。因此磁環和磁珠實際上對高頻成分起吸收作用。

            3.磁珠抑制開關噪聲屬于主動抑制型。

            磁珠不同于普通的噪聲濾波器,通常噪聲濾波器只能吸收已發生的噪聲,屬于被動抑制型。磁珠的作用則不同,它能抑制開關噪聲的產生,屬于主動抑制型,這是二者的根本區別。磁珠可廣泛用于高頻開關電源、錄像機、電子測量儀器、以及各種對噪聲要求非常嚴格的電路中。

            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,可承受的偏流也越大。

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