中心議題：

• 片式鐵氧體磁珠的工作原理
• 鐵氧體抑製元件的阻抗和插入損耗
• 鐵氧體磁珠的類別
• 鐵氧體磁珠的應用

1. 片式鐵氧體磁珠的基本原理

磁珠，實質上雖然是一個電感器
，但在功能、作用與組成上也是有它的特點的。電感的基本功能是電路諧振和扼流電抗。主要應用於電源電路、時鍾發生電路、射頻（RF）和無線通訊、無線遙控係統等場合。磁珠的主要功能是消除存在於線路中的 RF 噪聲，扮演著高頻電阻（衰減器）的角色
，它允許直流信號通過
，卻能濾除 30MHZ以上的高頻信號，主要應用於模擬電路和數字電路之間的濾波，I/O（輸入/輸出）端口電路，射頻（RF）電路和易受幹擾的邏輯設備之間，電源電路以及需要抑製 EMI 等場合。

磁ci珠zhu的de作zuo用yong主zhu要yao是shi在zai高gao頻pin率lv下xia利li用yong電dian感gan成cheng分fen反fan射she噪zao聲sheng，利li用yong電dian阻zu成cheng分fen把ba噪zao音yin轉zhuan換huan成cheng熱re量liang，由you此ci起qi到dao抑yi製zhi噪zao聲sheng的de作zuo用yong。使shi用yong時shi，隻zhi要yao直zhi接jie插cha入ru信xin號hao線xian

、電源線中就以通過吸收、反射來實現抑製噪聲以達到抗 EMI 的de目mu的de。磁ci珠zhu有you很hen高gao的de電dian阻zu率lv和he磁ci導dao率lv，它ta等deng效xiao於yu電dian阻zu和he電dian感gan串chuan聯lian，但dan電dian阻zu值zhi和he電dian感gan值zhi都dou是shi頻pin率lv的de函han數shu。它ta比bi普pu通tong的de電dian感gan有you更geng好hao的de高gao頻pin濾lv波bo特te性xing，在zai高gao頻pin時shi呈cheng現xian電dian阻zu性xing
，所suo以yi能neng在zai相xiang當dang寬kuan的de頻pin率lv範fan圍wei內nei保bao持chi較jiao高gao的de優you良liang特te性xing。而er電dian感gan主zhu要yao起qi著zhe儲chu能neng、濾波、阻抗、扼流
、諧振和變壓作用。

磁珠由氧磁體材料作成，電感則由磁心和線圈組成，磁珠把交流信號轉化為熱能，電感把電流存儲起來，緩慢的釋放出去。

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構的亞鐵磁性材料作成的磁性元件。這種材料的分子結構為 MO·Fe2O3，其中 MO 為金屬氧化物，通常是 MnO 或 ZnO。它的製造工藝和機械性能與陶瓷相似，顏色為灰黑色，常用於電磁幹擾濾波器中，這種材料的特點是高頻損耗非常大。

用於抗 EMI 的鐵氧體材料，磁導率（μ）和飽和磁感應強度（Bs）是兩個最重要的磁性參數，而磁導率（μ）的定義是磁通密度隨磁場強度的變化率
，即 μ=△B/△H。

對於一種磁性材料來說，磁導率不是一個常數，它與磁場的大小、頻率的高低有關。當鐵氧體受到一個外加磁場（H）作用時，例如當電流流經繞在鐵氧體磁環上的線圈時
，鐵氧體磁環被磁化。隨著磁場強度（H）的增加，磁通密度（B）增加。當磁場（H）增加到一定值時
，B 值趨於平穩
，即達到飽和狀態。對於軟磁材料，飽和磁場（H）隻有十分之幾到幾個奧斯特。隨著飽和的接近，鐵氧體的磁導率迅速下降並接近於空氣的導磁率（相對磁導率為 1）如圖 1 所示。

圖1  鐵氧體的 B-H 曲線

鐵氧體的磁導率可以表示為複數。實數部分 μ′代表無功磁導率，它構成磁性材料的電感。虛數部分 μ" 代表損耗，如圖 2 所示。
μ=μ′- jμ"

圖 2  鐵氧體的複數磁導率[page]

圖 3 是磁導率的頻散特性曲線
，它可分為Ⅰ-Ⅴ個區域來分析。可見，在一定的頻率範圍內 μ'''' 值（在某一磁場下的磁導率）保持不變，然後隨頻率的升高磁導率 μ'''' 有一最大值。頻率再增加時，μ'''' 迅速下降。代表材料損耗的虛數磁導率 μ" 在低頻時數值較小，隨著頻率增加，材料的損耗（即μ"）增加。       

圖3 磁導率的頻散特性曲線

1.2 鐵氧體抑製元件的阻抗和插入損耗
實際上磁珠就是用鐵氧體材料作成的抑製元件，當它用於交流電路時就是一個有損耗的電感器，它的等效電路可視為由電感 L 和損耗電阻 R 組成的串聯電路，如圖４所示。

圖 4  鐵氧體抑製元件的等效電路 (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
Z(f)=R(f)+jωL(f)=Kωμ"(f)+jKωμ''''(f)
式中：K是一個常數

，與磁芯尺寸和匝數有關
，ω為角頻率。

損耗電阻 R 和感抗 jωL 都是頻率的函數，圖5 表示的是以某種磁珠的阻抗、感抗和電阻與頻率的關係。在低頻端（<10MHZ）阻抗小於 10Ω
，隨著頻率的增加，由於電阻分量增加
，使阻抗增加，電阻逐漸成為主要部分。在頻率超過 100MHZ 時，磁珠的阻抗將大於 100Ω。這zhe樣yang就jiu構gou成cheng一yi個ge低di通tong濾lv波bo器qi
，使shi高gao頻pin噪zao音yin信xin號hao有you大da的de衰shuai減jian，而er對dui低di頻pin有you用yong信xin號hao的de阻zu抗kang可ke以yi忽hu略lve，不bu影ying響xiang電dian路lu的de正zheng常chang工gong作zuo。這zhe種zhong濾lv波bo器qi優you於yu普pu通tong純chun電dian抗kang濾lv波bo器qi。後hou者zhe會hui產chan生sheng諧xie振zhen，造zao成cheng新xin的de幹gan擾rao，而er鐵tie氧yang體ti磁ci珠zhu則ze沒mei有you這zhe種zhong現xian象xiang。

圖5 磁珠的阻抗、感抗和電阻與頻率的關係[page]

鐵氧體抑製元件應用時的等效電路如圖6 所示。圖中 ZS 和 ZL 分別為源阻抗和負載阻抗
，Z 為鐵氧體抑製元件的阻抗。

通常用插入損耗表示抑製元件對 EMI 信號的衰減能力。器件的插入損耗越大
，表示器件對 EMI 噪音抑製能力越強。

圖6  鐵氧體抑製元件應用電路

插入損耗的定義為

式中：P1、V1 分別為抑製元件接入前，負載上的功率和電壓。P2
、V2 分別為抑製元件接入後，負載上的功率和電壓。

插入損耗和抑製元件的阻抗有如下關係：

youshangshikejian
，zaiyuanzukanghefuzaizukangyidingshiyizhiyuanjiandezukangyueda，yizhixiaoguoyuehao。youyuyizhiyuanjiandezukangshipinlvdehanshu，suoyicharusunhaoyeshipinlvdehanshu。yizhiyuanjiandezukangbaokuogankanghedianzubufen
，liangbufenduicharusunhaodouyougongxian。zaidipinshi，tieyangtideμ"的值較小，損耗電阻較小，主要是感抗起作用。在高頻端


，鐵氧體的μ''''值開始下降，而μ"值增大，所以損耗起主要作用。低頻時，EMI 信號被反射而受到抑製，在高頻端，EMI 信號被吸收並轉換成熱能。

2 片式磁珠的類別

片式磁珠由軟磁鐵氧體材料組成
，具有獨石結構。目前磁珠有以下幾類：

普通型（通用型）
這是應用最廣泛的一類疊層型片式磁珠／電感器， 1608、2012是目前的主流規格
，同時還有3216、3225等多個規格。

大電流型（耐大電流型）
普通型磁珠的額定電流隻有幾百毫安，但在某些應用場合要求額定電流達到幾安培；例如：為(wei)了(le)消(xiao)除(chu)計(ji)算(suan)機(ji)卡(ka)板(ban)電(dian)源(yuan)部(bu)分(fen)及(ji)大(da)電(dian)流(liu)母(mu)線(xian)部(bu)分(fen)的(de)噪(zao)聲(sheng)，要(yao)求(qiu)磁(ci)珠(zhu)能(neng)承(cheng)受(shou)幾(ji)安(an)培(pei)的(de)電(dian)流(liu)。為(wei)此(ci)，選(xuan)擇(ze)適(shi)當(dang)的(de)鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao)或(huo)者(zhe)采(cai)用(yong)低(di)燒(shao)結(jie)溫(wen)度(du)電(dian)子(zi)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)
，並(bing)采(cai)取(qu)適(shi)當(dang)的(de)工(gong)藝(yi)措(cuo)施(shi)，製(zhi)成(cheng)了(le)能(neng)夠(gou)承(cheng)受(shou)大(da)電(dian)流(liu)的(de)疊(die)層(ceng)型(xing)片(pian)式(shi)磁(ci)珠(zhu)
，阻(zu)值(zhi)比(bi)較(jiao)低(di)。

尖峰型
dangdianzixianluzhongzaimoupinlvdiancunzaizheqiangliedeganraozaoshenghennanxiaochushi，keyizaicidianzixianluzhongjiayigexiezhenpinlvqiaqiaozaiganraozaoshengpindiandejianfengxingcizhu，congerjiangzheyiqiangliedeganraozaoshengwanquanyizhi；不同電子線路
、不同用戶對諧振頻率的數值要求是不相同的。

高頻型
各種電子元器件的頻率都在提高，輻射的電子幹擾的頻率往往超過 1GHz；如果使用普通型磁珠，那麼
，三次諧波信號成分將被大量衰減，致使時鍾脈衝信號鈍化
，將會引起誤操作。所以要求將磁珠的抑製 EMI 的頻率範圍提高
，如對 500MHz 以下的信號頻率成分幾乎無衰減通過，而對 1GHz 以上的幹擾噪聲產生大量衰減。

陣列型
磁珠陣列（Chip Beads Array）又稱為磁珠排（圖7），即在一個 0805 或 1206 的片式元件內並列 2～4 個片式磁珠。這樣就大大縮小了在 PCB 上所占據的麵積，有利於高密度組裝。

圖7 磁珠陣列[page]

3 鐵氧體磁珠的應用

鐵氧體磁珠（Ferrite Bead）是目前應用發展很快的一種抗幹擾元件，廉價、yiyong
，lvchugaopinzaoshengxiaoguoxianzhu。zaiyingyongshang
，pianshitieyangticizhudazhikefenweidianyuanxianluyonghexinhaoxianluyongliangdaleichanpin。zuoweiyongzaixinhaoxianluzhongsuoyaoqiudexingneng
，zuizhongyaodeshisuoyouxinhaoboxingyingyuyizhizaoshengcuoshixianghuyicunheshiying。dianyuanxianlushangshiyongdechanpinyoudizhiliudianzuhegaonainengliangxing。pianshicizhudewaixingchicunxilieyifuhepianshizurongyuanjiandebiaozhun

，erqiexingnengyouliang、品種規格齊全
，為電路設計者提供了廣闊的空間。過去未采用電子產品（如彩電、錄像機、電話機等），現在也開始大量采用片式電感器和片式磁珠。現舉例如下：

3.1 開關電源尖峰抑製器
開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)最(zui)大(da)的(de)缺(que)點(dian)就(jiu)是(shi)容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)噪(zao)聲(sheng)和(he)幹(gan)擾(rao)
，這(zhe)是(shi)長(chang)期(qi)困(kun)擾(rao)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)一(yi)個(ge)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)。開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)噪(zao)聲(sheng)主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)開(kai)關(guan)功(gong)率(lv)管(guan)和(he)開(kai)關(guan)整(zheng)流(liu)二(er)級(ji)管(guan)快(kuai)速(su)變(bian)化(hua)的(de)高(gao)壓(ya)切(qie)換(huan)和(he)脈(mai)衝(chong)短(duan)路(lu)電(dian)流(liu)所(suo)引(yin)起(qi)。因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)采(cai)用(yong)有(you)效(xiao)元(yuan)件(jian)把(ba)它(ta)們(men)限(xian)製(zhi)到(dao)最(zui)小(xiao)程(cheng)度(du)。通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)非(fei)線(xian)性(xing)飽(bao)和(he)電(dian)感(gan)來(lai)抑(yi)製(zhi)反(fan)向(xiang)恢(hui)複(fu)電(dian)流(liu)尖(jian)峰(feng)。根(gen)據(ju)在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)續(xu)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)上(shang)的(de)高(gao)磁(ci)導(dao)率(lv)與(yu)可(ke)飽(bao)和(he)性(xing)的(de)超(chao)小(xiao)型(xing)電(dian)感(gan)元(yuan)件(jian)—磁珠特性的一致性，開發出用來抑製開關電源開關時產生的峰值電流的尖峰抑製器。這種尖峰抑製器的性能特點是：

(1) 初(chu)始(shi)和(he)最(zui)大(da)電(dian)感(gan)值(zhi)很(hen)高(gao)，飽(bao)和(he)後(hou)殘(can)餘(yu)電(dian)感(gan)值(zhi)非(fei)線(xian)性(xing)極(ji)不(bu)明(ming)顯(xian)。串(chuan)聯(lian)接(jie)入(ru)回(hui)路(lu)後(hou)
，電(dian)流(liu)升(sheng)高(gao)瞬(shun)間(jian)顯(xian)示(shi)出(chu)高(gao)阻(zu)抗(kang)，可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)所(suo)謂(wei)的(de)瞬(shun)間(jian)阻(zu)抗(kang)元(yuan)件(jian)使(shi)用(yong)。
(2) 適用於防止半導體回路中瞬態電流峰值信號
、衝擊激勵電路和由此而伴生的噪聲，還可以防止半導體損壞。
(3) 剩餘電感極小，電路穩定時損耗很小。
(4) 與鐵氧體製品的性能絕然不同。
(5) 隻要避免磁飽和
，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於控製和產生振蕩。

尖峰抑製器要求鐵芯材料具有較高的磁導率，以得到較大的電感量；高矩形比可使鐵芯飽和時，電感量應迅速下降到零；矯頑力小、高頻損耗低
，否則鐵芯散熱不好而無法正常工作。所以尖峰抑製器的用途主要表現在減小電流尖峰信號；降低由於電流峰值信號引起的噪聲；防止開關晶體管的損壞；減低開關晶體管的開關損耗
；補償二極管的恢複特性； 防止高頻脈衝電流的衝擊等。

3.2 在信號電路中的應用

圖8、圖9
、圖10 分別示出了磁珠在直流供電回路、數字電話、抑製 EMI 噪聲濾波器中的應用實例。

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可見磁珠在抗電磁幹擾方麵的作用十分重要，應用廣泛。

4 結束語

利li用yong鐵tie氧yang體ti磁ci導dao率lv的de頻pin散san特te性xing作zuo成cheng的de片pian式shi磁ci珠zhu，是shi一yi種zhong既ji簡jian便bian又you有you效xiao的de抗kang電dian磁ci幹gan擾rao的de元yuan件jian與yu方fang法fa，並bing且qie具ju有you眾zhong多duo的de突tu出chu優you點dian，所suo以yi在zai現xian代dai電dian子zi信xin息xi產chan品pin中zhong獲huo得de了le廣guang泛fan應ying用yong。