磁珠

硬件工程师 2019-01-20

铁氧体磁珠:Ferrite Beads 


原理图的一般表示方法:

注意:只是一般表示方法,只要封装跟BOM对了,就可以。

 

原料:

磁珠的主要原料为铁氧体。铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金,它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似,颜色为灰黑色。电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是铁氧体材料,许多厂商都提供专门用于电磁干扰抑制的铁氧体材料。

 

特性参数:

直流电阻(DCR):

直流电流通过此磁珠时,此磁珠所呈现的电阻值。

该参数的单位为毫欧,即阻值很小,基本可忽略。

额定电流(RatedCurrent):

表示磁珠正常工作时的最大允许电流。

该参数主要跟温度有关系,一般是85度以内额定电流的大小不会变化,而大于85度,其值会极速下降。

阻抗[Z]@100MHz(ohm):

这里所指的是交流阻抗。

常见的有120ohm@100mhz,180ohm@100mhz,200ohm@mhz。应该需要衰减的信号大小不一样,故这阻抗值其实可以随意选,debug的时候可以调整。

特别注意的是:一般公司会有几种不同应用的产品,如下:

 

磁珠等效模型:

Rdc:直流电阻,Cpar:寄生电容,Lbead:磁珠电感,Rac交流电阻。

 

 

响应特性:

铁氧体磁珠可依据三个响应区域分类:感性、阻性和容性。查看ZRX曲线便可确定这些区域,其中Z表示阻抗、R表示电阻、X表示磁珠的电抗。为了降低高频噪声,磁珠必须处于阻性区域内

在交越频率以下相对较低的频率处,磁珠的响应是感性的。在高频率处,磁珠的响应是容性的。如上图,举例:根据制造商的数据手册,直流电阻(RDC)等于300毫欧。交流电阻(RAC)是磁珠表现为纯阻性时的峰值阻抗。从Z中减去RDC即可得出RAC。由于相比峰值阻抗,RDC极小,因而可以忽略。故而在高频处,铁氧体磁珠与去耦电容一同组成低通滤波器网络。

如需高效过滤电源噪声,应在额定直流电流约20%处使用铁氧体磁珠。如这两个示例所示,在额定电流20%处,电感下降至约30%(6 A磁珠)以及约15%(3 A磁珠)。故而选择磁珠的时候,要想保证好的去EMI效果,磁珠额定电流=电路的最大工作电流/20%

 

注意点:

LC谐振效应:

当铁氧体磁珠与去耦电容一同部署时,可能产生谐振尖峰。这个经常被忽视的效应可能会损害性能,因为它可能会放大给定系统的纹波和噪声,而非衰减它们。

阻尼方法:

添加大电容(Cdamp)与串联阻尼电阻(Rdamp)的组合

 

CDAMP和RDAMP分别是1uF陶瓷电容和2欧姆SMD电阻。

在负载上采用大去耦电容与阻尼电阻的串联组合,从而避免了干扰谐振。

正确使用铁氧体磁珠可以高效而廉价地降低高频噪声和开关瞬变。


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