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1、磁珠分類和應(yīng)用以及工作原理等相關(guān)知識(shí)詳解 片式鐵氧體磁珠的工作原理 鐵氧體抑制元件的阻抗和插入損耗 鐵氧體磁珠的類別 鐵氧體磁珠的應(yīng)用 1.片式鐵氧體磁珠的基本原理 磁珠，實(shí)質(zhì)上雖然是一個(gè)電感器，但在功能、作用與組成上也是有它的特點(diǎn)的。電感的基本功能是電路諧振和扼流電抗。主要應(yīng)用于電源電路、時(shí)鐘發(fā)生電路、射頻(RF)和無線通訊、無線遙控系統(tǒng)等場合。磁珠的主要功能是消除存在于線路中的RF噪聲，扮演著高頻電阻(衰減器)的角色，它允許直流信號(hào)通過，卻能濾除30MHZ以上的高頻信號(hào)，主要應(yīng)用于模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波，I/O(輸入/輸出)端口電路，射頻(RF)電路和易受干擾的邏輯
2、設(shè)備之間，電源電路以及需要抑制EMI等場合?！ 〈胖榈淖饔弥饕窃诟哳l率下利用電感成分反射噪聲，利用電阻成分把噪音轉(zhuǎn)換成熱量，由此起到抑制噪聲的作用。使用時(shí)，只要直接插入信號(hào)線、電源線中就以通過吸收、反射來實(shí)現(xiàn)抑制噪聲以達(dá)到抗EMI的目的。磁珠有很高的電阻率和磁導(dǎo)率，它等效于電阻和電感串聯(lián)，但電阻值和電感值都是頻率的函數(shù)。它比普通的電感有更好的高頻濾波特性，在高頻時(shí)呈現(xiàn)電阻性，所以能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的優(yōu)良特性。而電感主要起著儲(chǔ)能、濾波、阻抗、扼流、諧振和變壓作用?！ 〈胖橛裳醮朋w材料作成，電感則由磁心和線圈組成，磁珠把交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為熱能，電感把電流存儲(chǔ)起來，緩慢的釋放出去?！?/p>
3、 1.1鐵氧體磁珠的工作原理 鐵氧體磁珠是由一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料作成的磁性元件。這種材料的分子結(jié)構(gòu)為MO·Fe2O3，其中MO為金屬氧化物，通常是MnO或ZnO。它的制造工藝和機(jī)械性能與陶瓷相似，顏色為灰黑色，常用于電磁干擾濾波器中，這種材料的特點(diǎn)是高頻損耗非常大。 用于抗EMI的鐵氧體材料，磁導(dǎo)率(μ)和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)是兩個(gè)最重要的磁性參數(shù)，而磁導(dǎo)率(μ)的定義是磁通密度隨磁場強(qiáng)度的變化率，即μ=△B/△H?！ ?duì)于一種磁性材料來說，磁導(dǎo)率不是一個(gè)常數(shù)，它與磁場的大小、頻率的高低有關(guān)。當(dāng)鐵氧體受到一個(gè)外加磁場(H)作用時(shí)，例如當(dāng)電流流經(jīng)繞在鐵氧體磁環(huán)上的線圈時(shí)，鐵
4、氧體磁環(huán)被磁化。隨著磁場強(qiáng)度(H)的增加，磁通密度(B)增加。當(dāng)磁場(H)增加到一定值時(shí)，B值趨于平穩(wěn)，即達(dá)到飽和狀態(tài)。對(duì)于軟磁材料，飽和磁場(H)只有十分之幾到幾個(gè)奧斯特。隨著飽和的接近，鐵氧體的磁導(dǎo)率迅速下降并接近于空氣的導(dǎo)磁率(相對(duì)磁導(dǎo)率為1)如圖1所示。 圖1鐵氧體的B-H曲線 鐵氧體的磁導(dǎo)率可以表示為復(fù)數(shù)。實(shí)數(shù)部分μ′代表無功磁導(dǎo)率，它構(gòu)成磁性材料的電感。虛數(shù)部分μ"代表損耗，如圖2所示?！ ˇ?μ′-jμ" 圖2鐵氧體的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率 圖3是磁導(dǎo)率的頻散特性曲線，它可分為Ⅰ-Ⅴ個(gè)區(qū)域來分析?？梢?，在一定的頻率范圍內(nèi)μ""""值(在某一磁場下的磁導(dǎo)率)保持不變，然后隨頻率的
5、升高磁導(dǎo)率μ""""有一最大值。頻率再增加時(shí)，μ""""迅速下降。代表材料損耗的虛數(shù)磁導(dǎo)率μ"在低頻時(shí)數(shù)值較小，隨著頻率增加，材料的損耗(即μ")增加?！ D3磁導(dǎo)率的頻散特性曲線 1.2鐵氧體抑制元件的阻抗和插入損耗 實(shí)際上磁珠就是用鐵氧體材料作成的抑制元件，當(dāng)它用于交流電路時(shí)就是一個(gè)有損耗的電感器，它的等效電路可視為由電感L和損耗電阻R組成的串聯(lián)電路，如圖4所示?！ D4鐵氧體抑制元件的等效電路(a)和阻抗矢量圖(b) 鐵氧體元件的等效阻抗Z是頻率的函數(shù) Z(f)=R(f)+jωL(f)=Kωμ"(f)+jKωμ""""(f) 式中：K是一個(gè)常數(shù)，與磁芯尺寸和匝數(shù)有關(guān)，ω為
6、角頻率?！ p耗電阻R和感抗jωL都是頻率的函數(shù)，圖5表示的是以某種磁珠的阻抗、感抗和電阻與頻率的關(guān)系。在低頻端(<10MHZ)阻抗小于10Ω，隨著頻率的增加，由于電阻分量增加，使阻抗增加，電阻逐漸成為主要部分。在頻率超過100MHZ時(shí)，磁珠的阻抗將大于100Ω。這樣就構(gòu)成一個(gè)低通濾波器，使高頻噪音信號(hào)有大的衰減，而對(duì)低頻有用信號(hào)的阻抗可以忽略，不影響電路的正常工作。這種濾波器優(yōu)于普通純電抗濾波器。后者會(huì)產(chǎn)生諧振，造成新的干擾，而鐵氧體磁珠則沒有這種現(xiàn)象?！ D5磁珠的阻抗、感抗和電阻與頻率的關(guān)系 鐵氧體抑制元件應(yīng)用時(shí)的等效電路如圖6所示。圖中ZS和ZL分別為源阻抗和負(fù)載阻抗，Z為鐵氧
7、體抑制元件的阻抗?！ ⊥ǔＳ貌迦霌p耗表示抑制元件對(duì)EMI信號(hào)的衰減能力。器件的插入損耗越大，表示器件對(duì)EMI噪音抑制能力越強(qiáng)?！ D6鐵氧體抑制元件應(yīng)用電路 插入損耗的定義為 式中：P1、V1分別為抑制元件接入前，負(fù)載上的功率和電壓。P2、V2分別為抑制元件接入后，負(fù)載上的功率和電壓?！ 〔迦霌p耗和抑制元件的阻抗有如下關(guān)系： 由上式可見，在源阻抗和負(fù)載阻抗一定時(shí)抑制元件的阻抗越大，抑制效果越好。由于抑制元件的阻抗是頻率的函數(shù)，
