電感和磁珠的區(qū)別及應(yīng)用場合和作用,Inductors and beads
關(guān)鍵字:電感,磁珠
磁珠由氧磁體組成,電感由磁心和線圈組成,磁珠把交流信號轉(zhuǎn)化為熱能,電感把交流存儲起來,緩慢的釋放出去。
磁珠對高頻信號才有較大阻礙作用,一般規(guī)格有100歐/100mMHZ ,它在低頻時電阻比電感小得多。電感的等效電阻可有Z=2X3.14xf 來求得。
鐵氧體磁珠 (Ferrite Bead) 是目前應(yīng)用發(fā)展很快的一種抗干擾元件,廉價、易用,濾除高頻噪聲效果顯著。
在電路中只要導(dǎo)線穿過它即可(我用的都是象普通電阻模樣的,導(dǎo)線已穿過并膠合,也有表面貼裝的形式,但很少見到賣的)。當導(dǎo)線中電流穿過時,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(chǎn)生較大衰減作用。高頻電流在其中以熱量形式散發(fā),其等效電路為一個電感和一個電阻串聯(lián),兩個元件的值都與磁珠的長度成比例。
磁珠種類很多,制造商應(yīng)提供技術(shù)指標說明,特別是磁珠的阻抗與頻率關(guān)系的曲線。
有的磁珠上有多個孔洞,用導(dǎo)線穿過可增加元件阻抗(穿過磁珠次數(shù)的平方),不過在高頻時所增加的抑制噪聲能力不可能如預(yù)期的多,而用多串聯(lián)幾個磁珠的辦法會好些。
鐵氧體是磁性材料,會因通過電流過大而產(chǎn)生磁飽和,導(dǎo)磁率急劇下降。大電流濾波應(yīng)采用結(jié)構(gòu)上專門設(shè)計的磁珠,還要注意其散熱措施。
鐵氧體磁珠不僅可用于電源電路中濾除高頻噪聲(可用于直流和交流輸出),還可廣泛應(yīng)用于其他電路,其體積可以做得很小。特別是在數(shù)字電路中,由于脈沖信號含有頻率很高的高次諧波,也是電路高頻輻射的主要根源,所以可在這種場合發(fā)揮磁珠的作用。
鐵氧體磁珠還廣泛應(yīng)用于信號電纜的噪聲濾除。
以常用于電源濾波的HH-1H3216-500為例,其型號各字段含義依次為:
HH 是其一個系列,主要用于電源濾波,用于信號線是HB系列;
1 表示一個元件封裝了一個磁珠,若為4則是并排封裝四個的;
H 表示組成物質(zhì),H、C、M為中頻應(yīng)用(50-200MHz),
T低頻應(yīng)用(<50MHz),S高頻應(yīng)用(>200MHz);
3216 封裝尺寸,長3.2mm,寬1.6mm,即1206封裝;
500 阻抗(一般為100MHz時),50 ohm。
HH 是其一個系列,主要用于電源濾波,用于信號線是HB系列;
1 表示一個元件封裝了一個磁珠,若為4則是并排封裝四個的;
H 表示組成物質(zhì),H、C、M為中頻應(yīng)用(50-200MHz),
T低頻應(yīng)用(<50MHz),S高頻應(yīng)用(>200MHz);
3216 封裝尺寸,長3.2mm,寬1.6mm,即1206封裝;
500 阻抗(一般為100MHz時),50 ohm。
其產(chǎn)品參數(shù)主要有三項:
阻抗[Z]@100MHz (ohm) : Typical 50, Minimum 37;
直流電阻DC Resistance (m ohm): Maximum 20;
額定電流Rated Current (mA): 2500.
阻抗[Z]@100MHz (ohm) : Typical 50, Minimum 37;
直流電阻DC Resistance (m ohm): Maximum 20;
額定電流Rated Current (mA): 2500.
磁珠有很高的電阻率和磁導(dǎo)率, 他等效于電阻和電感串聯(lián), 但電阻值和電感值都隨頻率變化。 他比普通的電感有更好的高頻濾波特性,在高頻時呈現(xiàn)阻性,所以能在相當寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗,從而提高調(diào)頻濾波效果。
磁珠主要用于高頻隔離,抑制差模噪聲等。
鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料。它的制造工藝和機械性能與陶瓷相似,顏色為灰黑色。電磁干擾濾波器中經(jīng)常使用的一類磁芯就是鐵氧體材料,許多廠商都提供專門用于電磁干擾抑制的鐵氧體材料。這種材料的特點是高頻損耗非常大。對于抑制電磁干擾用的鐵氧體,最重要的性能參數(shù)為磁導(dǎo)率μ和飽和磁通密度Bs。磁導(dǎo)率μ可以表示為復(fù)數(shù),實數(shù)部分構(gòu)成電感,虛數(shù)部分代表損耗,隨著頻率的增加而增加。因此,它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路,L和R都是頻率的函數(shù)。當導(dǎo)線穿過這種鐵氧體磁芯時,所構(gòu)成的電感阻抗在形式上是隨著頻率的升高而增加,但是在不同頻率時其機理是完全不同的。
在低頻段,阻抗由電感的感抗構(gòu)成,低頻時R很小,磁芯的磁導(dǎo)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(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強的現(xiàn)象。
在高頻段,阻抗由電阻成分構(gòu)成,隨著頻率升高,磁芯的磁導(dǎo)率降低,導(dǎo)致電感的電感量減小,感抗成分減小 但是,這時磁芯的損耗增加,電阻成分增加,導(dǎo)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(zhuǎn)換成熱能的形式耗散掉。
鐵氧體抑制元件廣泛應(yīng)用于印制電路板、電源線和數(shù)據(jù)線上。如在印制板的電源線入口端加上鐵氧體抑制元件,就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)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。
2 磁珠的原理和特性
當電流流過其中心孔中的導(dǎo)線時,便會是磁珠內(nèi)部產(chǎn)生循環(huán)流動的磁道。用于EMI控制的鐵氧體配制時,應(yīng)當可以把大部分磁通作為材料中的熱散掉。這個現(xiàn)象可以由一個電感器和一個電阻器的串聯(lián)組合來模擬。如圖2所示
兩個元件的數(shù)值大小與磁珠的長度成正比,而且磁珠的長度對抑制效果有明顯影響,磁珠長度越長抑制效果越好。由于信號能量呈磁耦合加到磁珠上,故電感器的電抗與電阻的大小隨頻率的升高而增大。磁耦合的效率取決于磁珠材料相對于空氣的導(dǎo)磁率。通常組成磁珠的鐵氧體材料的損耗可以通過其相對于空氣的導(dǎo)磁率,表示成一個復(fù)數(shù)量。
磁性材料常常用由此比值 表征出損耗角 。用于EMI抑制元件要求較大的損耗角,這意味著大部分干擾都將被耗散而不被反射。目前出現(xiàn)的各種各樣的可用鐵氧體材料,為設(shè)計人員將磁珠用于不同場合提供了很大的選擇余地。
3磁珠的應(yīng)用
3.1 尖峰抑制器
開關(guān)電源最大的缺點就是容易產(chǎn)生噪聲和干擾,這是長期困擾開關(guān)電源的一個關(guān)鍵的技術(shù)問題。開關(guān)電源的噪聲主要是由開關(guān)功率管和開關(guān)整流二級管快速變化的高壓切換和脈沖短路電流所引起。因此采用有效元件把它們限制到最小程度是抑制噪聲的主要方法之一。通常采用非線性飽和電感來抑制反向恢復(fù)電流尖峰,此時鐵芯的工作狀態(tài)是從-Bs 到+Bs。根據(jù)在開關(guān)電源續(xù)流二極管上的高磁導(dǎo)率與可飽和性的超小型電感元件—磁珠特性的一致性,開發(fā)出用來抑制開關(guān)電源開關(guān)時產(chǎn)生的峰值電流的尖峰抑制器。
尖峰抑制器的性能特點:
(1) 初始和最大電感值很高,飽和后殘余電感值非線性極不明顯。串聯(lián)接入回路后,電流升高瞬間顯示出高阻抗,可以作為所謂的瞬間阻抗元件使用。
(2) 適用于防止半導(dǎo)體回路中瞬態(tài)電流峰值信號、沖擊激勵電路和由此而伴生的噪聲,還可以防止半導(dǎo)體損壞。
(3) 剩余電感極小,電路穩(wěn)定時損耗很小。
(4) 與鐵氧體制品的性能絕然不同。
(5) 只要避免磁飽和,可作為超小型、高電感的電感元件使用。
(6) 可以作為低損耗的高性能可飽和鐵芯用于控制和產(chǎn)生振蕩。
尖峰抑制器要求鐵芯材料具有較高的磁導(dǎo)率,以得到較大的電感量;高矩形比可使鐵芯飽和時,電感量應(yīng)迅速下降到零;矯頑力小、高頻損耗低, 否則鐵芯放熱不能正常工作。
尖峰抑制器用途主要表現(xiàn)在減小電流尖峰信號;降低由于電流峰值信號引起的噪聲;防止開關(guān)晶體管的損壞;減低開關(guān)晶體管的開關(guān)損耗;補償二極管的恢復(fù)特性;防止高頻脈沖電流沖擊激勵。 作為超小型的線路濾波器使用等方面。
3.2在濾波器中的應(yīng)用
a)不加磁珠測試結(jié)果
b)加磁珠測試結(jié)果
c)L線加磁珠測試結(jié)果
d) N線加磁珠測試結(jié)果
普通濾波器是由無損耗的電抗元件構(gòu)成的,它在線路中的作用是將阻帶頻率反射回信號源,所以這類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。為解決這一弊病,可在濾波器的進線上使用鐵氧體磁環(huán)或磁珠套,利用滋環(huán)或磁珠對高頻信號的渦流損耗,把高頻成分轉(zhuǎn)化為熱損耗。因此磁環(huán)和磁珠實際上對高頻成分起吸收作用,所以有時也稱之為吸收濾波器。
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。在體積一定時,長而細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題,抑制元件橫截面越大,越不易飽和,可承受的偏流越大。
基于以上磁珠原理和特性,應(yīng)用在開關(guān)電源的濾波器中,收效明顯。從測試結(jié)果便可看到應(yīng)用磁珠的明顯不同。由實驗結(jié)果看到,由于開關(guān)電源電路、結(jié)構(gòu)布局、功率的影響,有時對差模干擾有很好的抑制作用,有時對共模干擾有很好的抑制作用,有時對干擾起不到抑制作用反而會增加噪聲干擾。
EMI吸收磁環(huán)/磁珠抑制差模干擾時,通過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,將電源的兩根線(正負)同時穿過一個磁環(huán),有效信號為差模信號,EMI吸收磁環(huán)/磁珠對其沒有任何影響,而對于共模信號則會表現(xiàn)出較大的電感量。磁環(huán)的使用中還有一個較好的方法是讓穿過的磁環(huán)的導(dǎo)線反復(fù)繞幾下,以增加電感量。可以根據(jù)它對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)當安裝在靠近干擾源的地方。對于輸入/輸出電路,應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進、出口處。對鐵氧體磁環(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)用場合。它們在線路中對高頻成分所呈現(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。
聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。
舉報投訴
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
熱點推薦
磁環(huán)電感廠家工藝解析與應(yīng)用指南
獨特的繞制張力控制技術(shù),使電感在額定電流下工作時噪音降低15dB以上。
在高溫應(yīng)用場景中,谷景的寬溫磁環(huán)電感表現(xiàn)突出。普通電感工作溫度范圍
蘇州谷景磁環(huán)電感線圈的穩(wěn)定效能與選擇考量
蘇州谷景電子有限公司專注電感領(lǐng)域多年,在磁環(huán)電感線圈的研發(fā)與制造方面積累了深厚的實踐經(jīng)驗。公司深刻理解,磁環(huán)電感線圈的
蘇州谷景告訴您:磁環(huán)電感的作用及用途
在各類電子設(shè)備內(nèi)部,有一種名為磁環(huán)電感的元件雖不顯眼,卻發(fā)揮著難以替代的作用。它作為電感器的一種,主要承擔(dān)著篩選信號、管理電磁干擾、抑制電流波動等任務(wù),是保障電路穩(wěn)定運行、提升設(shè)備可靠
電源端口應(yīng)用磁珠導(dǎo)致無法正常啟動的原因分析
在磁珠選型中,很多人以為磁珠的額定電流是就是電路的額定電流,其實應(yīng)該是電路的額定最大電流,同時還應(yīng)該考慮降額。
村田BLM系列磁珠電感如何有效抑制高頻噪聲?
村田BLM系列磁珠電感通過 鐵氧體材料特性、高頻阻抗設(shè)計、寬頻帶抑制能力、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及多場景適配 ,有效抑制高頻噪聲,具體分析如下: 一、鐵氧體材料:高頻損耗特性抑制噪聲 BLM系列磁
TE Connectivity BMC系列多層鐵氧體磁珠技術(shù)解析與應(yīng)用指南
低直流電阻和高焊接耐熱性,可添加到電感器中,以提高阻斷不必要的高頻噪聲的能力。阻斷噪聲時,鐵氧體首先集中磁場,增加電感和電抗,從而防止噪聲。其次,鐵氧體在其本身以電阻形式產(chǎn)生額外損耗,取決于其設(shè)計。TE BMC鐵氧體磁
?TE Connectivity BMC-Q系列汽車級多層芯片磁珠技術(shù)解析與應(yīng)用指南
TE Connectivity (TE) BMC-Q汽車用多層芯片磁珠符合AEC-Q200標準,采用0402、0603、0805和1204封裝尺寸。這些芯片磁珠設(shè)計采用單片無機材料結(jié)構(gòu)
村田磁珠電感:高頻噪聲抑制解決方案
村田磁珠電感作為高頻噪聲抑制的核心元件,憑借其鐵氧體材料特性、寬頻帶阻抗設(shè)計及小型化封裝,成為電源、信號線及射頻電路中解決EMI問題的理想方案。以下從技術(shù)原理、產(chǎn)品特性、選型要點及應(yīng)用場
貼片電感磁珠的選型方法有哪些?
貼片電感磁珠的選型需綜合考慮電路需求、性能參數(shù)、封裝尺寸及環(huán)境因素等多個方面,以下是具體選型方法及步驟: 一、明確應(yīng)用場景與電路需求 1、信號類型與頻率 : 數(shù)字信號 :需關(guān)注
村田貼片式磁珠命名規(guī)范
:1.6×0.8mm(0603) 21 :2.0×1.25mm(0805) 31 :3.2×1.6mm(1206) 41 :4.5×1.6mm(1806) 3. 特性/應(yīng)用代碼(第6-7位) 字母組合 :表示磁珠的應(yīng)用場景或特
村田(muRata)貼片磁珠的性能與選擇
村田(muRata)作為全球知名的電子元器件制造商,其貼片磁珠在市場上享有極高的聲譽。這些磁珠以其高性能、小型化、低損耗等特點,在通訊設(shè)備、計算機、家電以及汽車電子等多個領(lǐng)域得到了廣泛
貼片磁珠的材質(zhì)分類:鐵氧體、非晶態(tài)等
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(chǎn)生較大衰減作用。高頻電流在其中以熱量形式散發(fā),其等效電路為一個電感和一個電阻串聯(lián),兩個組件的值都與磁珠的長度成比例。
貼片磁珠的額定電流與溫升關(guān)系詳解
在現(xiàn)代電子設(shè)計中,貼片磁珠作為一種重要的電磁干擾(EMI)抑制元件,被廣泛應(yīng)用于高頻電路、信號處理以及電源管理等眾多領(lǐng)域。額定電流與溫升作為貼片磁珠的兩個核心參數(shù),其相互關(guān)系對于確保電
貼片磁珠的阻抗頻率曲線如何解讀?
在電子工程領(lǐng)域,貼片磁珠作為一種重要的電子元件,廣泛應(yīng)用于濾波、去耦、電磁干擾(EMI)抑制等場合。為了深入理解其性能特點,我們需要掌握如何解讀貼片磁
電感和磁珠的區(qū)別及應(yīng)用場合和作用,Inductors and beads
評論