EMC常用元器件之磁珠总结.pdf

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1、EMC常用元器件－磁珠一、定义是一种抗干扰元件，滤除高频噪声效果显著。二、结构--以片式铁氧体磁珠为例如图所示：三、磁珠特性：1、磁珠是一种阻抗随频率变化的电阻器；2、低频时,呈电感特性，阻抗较低，磁芯损耗较小，这种电感容易造成谐振，因此在低频段时可能出现使用磁珠后，干扰现象增强；3、高频时，阻抗主要由电阻成分构成，随频率的升高，磁导率降低，感抗减小，磁芯损耗增加，电阻成分增加，导致总阻抗增加；当高频信号通过磁珠时，电磁干扰被吸收并转换热能的形式好散掉。4、等效电路是一个DCR电阻串联一个电感L(f),并联一个电容C(f)和一个电阻R(f)。D

2、CR是一个恒定值，但后面三个元件都是频率的函数，也就是说它们的感抗，容抗和阻抗会随着频率的变化而变化，当然它们阻值，感量和容值都非常小。从等效电路中可以看到，当频率低于fL（LC谐振频率）时，磁珠呈现电感特性；当频率等于fL时，磁珠是一个纯电阻，此时磁珠的阻抗（impedance）最大；当频率高于谐振频率点fL时，磁珠则呈现电容特性。三、磁珠选用的原则磁珠的阻抗在EMI噪声频率处最大。比如如果EMI噪声的最大值在200MHz,那你选择的时候就要看磁珠的特性曲线，其阻抗的最大值应该在200MHz左右。下图是一个磁珠的实际的特性曲线图。大家可以看到

3、这个磁珠的峰值点出现在1GHz左右。在峰点时，阻抗（Z）曲线的值与电阻（R）的相等。也就是说这个磁珠在1GHz时，是个纯电阻，而且阻抗值最大。从磁珠的阻抗曲线来看，其实它的特性就是可以用来做高频信号滤波器。需要注意的是，通常大家看到的厂家提供的磁珠阻抗曲线，都是在无偏置电流情况下测试得到的曲线。但大部分磁珠通常被放在电源线上用来滤除电源的EMI噪声。而在有偏置电流的情况下，磁珠的特性会发生一些变化。下面是某个0805尺寸额定电流500mA的磁珠在不同的偏置电流下的阻抗曲线。大家可以看到，随着电流的增加，磁珠的峰值阻抗会变小，同时阻抗峰值点的频率

4、也会变高。在进一步阐述磁珠的特性之前，让我们先来看一下磁珠的主要特性指标的定义：Z(阻抗，impedanceohm):磁珠等效电路中所有元件的阻抗之和,它是频率的函数。通常大家都用磁珠在100MHz时的阻抗值作为磁珠阻抗值。DCR(ohm):磁珠导体的的直流电阻。额定电流：当磁珠安装于印刷线路板并加入恒定电流，自身温升由室温上升40C时的电流值。那么EMI磁珠有成千上万种，阻抗曲线也各不相同，我们应该如根据我们的实际应用选择合适的磁珠呢？首先来看一下阻抗值同为600ohm@100MHz但尺寸大小不同的磁珠在不同偏置电流电流和工作频率下的特性。Z

5、(Ohms)Z(Ohms)ZZ(Ohms)PartNumber/Size@100MHz@500MHz@1GHz(All600Ohmchipbeads)ZeroZeroZZero100mA100mA100mABiasBiasBias1206C601R1206size6005502202201051200805E601R0805size6003803042501511200603C601R0603size6003003304201712000402A601R0402size600175644600399500上面是四个不同大小的磁珠分别工作在0A，

6、100mA偏置电流及在100MHz,500MHz和1GHz工作频率下的阻抗值。从上表的测试数据中可以看出，1206尺寸的磁珠在低频100MHz工作时，其阻抗值仅从0A下的600ohm减小到100mA偏置电流下的550ohm,而0402尺寸的磁珠阻抗值却从0A下的600ohm大幅减小为175ohm。由此看来，在低频大偏置电流应用的情况下，应该选择大尺寸的磁珠，其阻抗特性会更好一些。让我们来看一下磁珠在高频工作时的情形。1206尺寸的磁珠其1GHz下的阻抗从100MHz下的600ohm大幅减小为105ohm,而0402尺寸的磁珠其1GHz下的阻抗则

7、只由100MHz下的600ohm小幅减小为399ohm。这也就是说，在低频大偏置电流的情况下，我们应该选择较大尺寸的磁珠，而在高频应用中，我们应该尽量选择小尺寸的磁珠。至于为什么大小磁珠会表现为如此特性，希望看了前面磁珠特性的读者会自己找到答案。再来看一下下面两个不同曲线特征的磁珠A和磁珠B应用于信号线时的情况。磁珠A和磁珠B的阻抗峰值都在100MHz和200MHz之间，但磁珠A阻抗频率曲线比较平坦，磁珠B则比较陡峭。我们将两个磁珠分别放在如下的20MHz的信号线上，看看对信号输出会产生什么样的影响。波形测试点下面是用示波器分别量测磁珠输出端的

8、波形图从输出波形来看，磁珠B的输出波形失真要明显小于磁珠A。原因是磁珠B的阻抗频率波形比较陡峭，其阻抗在200MHz时较高，只对200MHz附近的信号