磁珠在PCB電路設計中的作用及應用注意事項
發布時間:2013-03-08 責任編輯:hedyxing
【導讀】在PCB電(dian)路(lu)設(she)計(ji)中(zhong),幹(gan)擾(rao)是(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)必(bi)須(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)問(wen)題(ti),磁(ci)珠(zhu)一(yi)般(ban)都(dou)會(hui)被(bei)用(yong)到(dao)設(she)計(ji)中(zhong)起(qi)抗(kang)幹(gan)擾(rao)的(de)作(zuo)用(yong)。磁(ci)珠(zhu)應(ying)該(gai)放(fang)置(zhi)在(zai)什(shen)麼(me)位(wei)置(zhi)效(xiao)果(guo)會(hui)更(geng)好(hao)呢(ne)?除(chu)了(le)抗(kang)幹(gan)擾(rao)還(hai)有(you)其(qi)他(ta)的(de)作(zuo)用(yong)嗎(ma)?本(ben)文(wen)將(jiang)來(lai)解(jie)答(da)。
磁ci珠zhu的de單dan位wei是shi歐ou姆mu,而er不bu是shi亨heng特te,這zhe一yi點dian要yao特te別bie注zhu意yi。因yin為wei磁ci珠zhu的de單dan位wei是shi按an照zhao它ta在zai某mou一yi頻pin率lv產chan生sheng的de阻zu抗kang來lai標biao稱cheng的de,阻zu抗kang的de單dan位wei也ye是shi歐ou姆mu。磁ci珠zhu的de DATASHEET上一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖,一般以100MHz為標準,比如1000R@100MHz,意思就是在100MHz頻率的時候磁 珠的阻抗相當於600歐姆。
普通濾波器是由無損耗的電抗元件構成的,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 yuanzukangbupipeishi,jiuhuiyouyibufennengliangbeifanshehuixinhaoyuan,zaochengganraodianpingdezengqiang。weijiejuezheyibibing,kezailvboqidejinxianshangshiyongtieyangticihuanhuocizhutao,liyongzihuanhuocizhuduigao 頻信號的渦流損耗,把高頻成分轉化為熱損耗。因此磁環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。
butongdetieyangtiyizhiyuanjian,youbutongdezuijiayizhipinlvfanwei。tongchangcidaolvyuegao,yizhidepinlvjiuyuedi。ciwai,tieyangtidetijiyueda,yizhixiaoguoyuehao。zaitijiyiding 時shi,長chang而er細xi的de形xing狀zhuang比bi短duan而er粗cu的de抑yi製zhi效xiao果guo好hao,內nei徑jing越yue小xiao抑yi製zhi效xiao果guo也ye越yue好hao。但dan在zai有you直zhi流liu或huo交jiao流liu偏pian流liu的de情qing況kuang下xia,還hai存cun在zai鐵tie氧yang體ti飽bao和he的de問wen題ti,抑yi製zhi元yuan件jian橫heng截jie麵mian越yue大da,越yue不bu易yi飽bao 和,可承受的偏流越大。
EMI吸收磁環/磁珠抑製差模幹擾時,通過它的電流值正比於其體積,兩者失調造成飽和,降低了元件性能;抑製共模幹擾時,將電源的 兩根線(正負)同時穿過一個磁環,有效信號為差模信號,EMI吸收磁環/cizhuduiqimeiyourenheyingxiang,erduiyugongmoxinhaozehuibiaoxianchujiaodadedianganliang。cihuandeshiyongzhonghaiyouyigejiaohaodefangfashirangchuanguodecihuandedaoxianfanfuraojixia,yizengjiadianganliang。keyigenjutaduidianciganraodeyizhiyuanli,helishiyongtadeyizhizuoyong。
鐵氧體抑製元件應當安裝在靠近幹擾源的地方。對於輸入/輸出電路,應盡量靠近屏蔽殼的進、chukouchu。duitieyangticihuanhecizhugouchengdexishoulvboqi,chuleyingxuanyonggaocidaolvdeyouhaocailiaowai,haiyaozhuyitadeyingyongchanghe。tamenzaixianluzhongduigaopinchengfensuochengxiandedianzudayueshishizhijibaiΩ,因此它在高阻抗電路中的作用並不明顯,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。
由於鐵氧體可以衰減較高頻同時讓較低頻幾乎無阻礙地通過,故在EMI控製中得到了廣泛地應用。用於EMI吸收的磁環/磁珠可製成各種的形狀,廣泛 應用於各種場合。如在PCB板上,可加在DC/DC模塊、數據線、電源線等處。它吸收所在線路上高頻幹擾信號,但卻不會在係統中產生新的零極點,不會破壞 係統的穩定性。它與電源濾波器配合使用,可很好的補充濾波器高頻端性能的不足,改善係統中濾波特性 。
磁珠專用於抑製信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰幹擾,還具有吸收靜電脈衝的能力。
磁珠是用來吸收超高頻信號,象一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲器電路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,用在LC振蕩電路,中低頻的濾波電路等,其應用頻率範圍很少超過錯50MHZ。
磁珠的功能主要是消除存在於傳輸線結構(電路)中的RF噪聲,RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信號,而射頻RF 能 量卻是無用的電磁幹擾沿著線路傳輸和輻射(EMI)。要消除這些不需要的信號能量,使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色(衰減器),該器件允許直流信號通過, 而濾除交流信號。通常高頻信號為30MHz以上,然而,低頻信號也會受到片式磁珠的影響。
片(pian)式(shi)磁(ci)珠(zhu)由(you)軟(ruan)磁(ci)鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao)組(zu)成(cheng),構(gou)成(cheng)高(gao)體(ti)積(ji)電(dian)阻(zu)率(lv)的(de)獨(du)石(shi)結(jie)構(gou)。渦(wo)流(liu)損(sun)耗(hao)同(tong)鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao)的(de)電(dian)阻(zu)率(lv)成(cheng)反(fan)比(bi)。渦(wo)流(liu)損(sun)耗(hao)隨(sui)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)的(de)平(ping)方(fang)成(cheng)正(zheng)比(bi)。使(shi)用(yong)片(pian)式(shi)磁(ci)珠(zhu)的(de)好(hao)處(chu): 小xiao型xing化hua和he輕qing量liang化hua在zai射she頻pin噪zao聲sheng頻pin率lv範fan圍wei內nei具ju有you高gao阻zu抗kang,消xiao除chu傳chuan輸shu線xian中zhong的de電dian磁ci幹gan擾rao。閉bi合he磁ci路lu結jie構gou,更geng好hao地di消xiao除chu信xin號hao的de串chuan繞rao。極ji好hao的de磁ci屏ping蔽bi結jie構gou。降jiang低di直zhi流liu電dian阻zu,以yi免mian對dui有you用yong信xin號hao產chan生sheng過guo大da的de衰shuai減jian。顯xian著zhu的de高gao頻pin特te性xing和he阻zu抗kang特te性xing(更好的消除RF能量)。在高頻放大電路中消除寄生振蕩。有效的工作在幾個MHz 到幾百MHz的頻率範圍內。
要正確的選擇磁珠,必須注意以下幾點:
1、不需要的信號的頻率範圍為多少;
2、噪聲源是誰;
3、需要多大的噪聲衰減;
4、環境條件是什麼(溫度,直流電壓,結構強度);
5、電路和負載阻抗是多少;
6、是否有空間在PCB板上放置磁珠;
前三條通過觀察廠家提供的阻抗頻率曲線就可以判斷。在阻抗曲線中三條曲線都非常重要,即電阻,感抗和總阻抗。總阻抗通過ZR22πfL()2+:=fL 來 描述。通過這一曲線,選擇在希望衰減噪聲的頻率範圍內具有最大阻抗而在低頻和直流下信號衰減盡量小的磁珠型號。 片式磁珠在過大的直流電壓下,阻抗特性會 受到影響,另外,如果工作溫升過高,或者外部磁場過大,磁珠的阻抗都會受到不利的影響。 使用片式磁珠和片式電感的原因: 是使用片式磁珠還是片式電感主 要還在於應用。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時,使用片式磁珠是最佳的選擇。
片式磁珠和片式電感的應用場合
片式電感: 射頻(RF)和無線通訊,信息技術設備,雷達檢波器,汽車,蜂窩電話,尋呼機,音頻設備,PDAs(個人數字助理),無線遙控係統以及低壓供電模塊等。
片式磁珠: 時鍾發生電路,模擬電路和數字電路之間的濾波,I/O輸入/輸出內部連接器(比如串口,並口,鍵盤,鼠標,長途電信,本地局域網),射頻 (RF)電路和易受幹擾的邏輯設備之間,供電電路中濾除高頻傳導幹擾,計算機,機,錄像機(VCRS),電視係統和手提電話中的EMI噪聲抑止。
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