中心議題：

• 磁珠在開關電源EMC設計中的應用
• 磁珠的原理和特性

解決方案：

• 尖峰抑製器
• 濾波器中的應用

EMC問題已經成為當今電子設計製造中的熱點和難點問題。實際應用中的EMC問題十分複雜，絕不是依靠理論知識就能夠解決的，它更依賴於廣大電子工程師的實際經驗。為了更好地解決電子產品的EMC性這一問題，主要要考慮接地、電路與PCB板設計、電纜設計
、屏蔽設計等問題。

本文通過介紹磁珠的基本原理和特性來說明它在開關電源EMC方麵的重要性，以求為開關電源產品設計者在設計新產品時提供更多
、更好的選擇。

鐵氧體電磁幹擾抑製元件

鐵tie氧yang體ti是shi一yi種zhong立li方fang晶jing格ge結jie構gou的de亞ya鐵tie磁ci性xing材cai料liao。它ta的de製zhi造zao工gong藝yi和he機ji械xie性xing能neng與yu陶tao瓷ci相xiang似si，顏yan色se為wei灰hui黑hei色se。電dian磁ci幹gan擾rao濾lv波bo器qi中zhong經jing常chang使shi用yong的de一yi類lei磁ci芯xin就jiu是shi鐵tie氧yang體ti材cai料liao，許xu多duo廠chang商shang都dou提ti供gong專zhuan門men用yong於yu電dian磁ci幹gan擾rao抑yi製zhi的de鐵tie氧yang體ti材cai料liao。這zhe種zhong材cai料liao的de特te點dian是shi高gao頻pin損sun耗hao非fei常chang大da。對dui於yu抑yi製zhi電dian磁ci幹gan擾rao用yong的de鐵tie氧yang體ti，最zui重zhong要yao的de性xing能neng參can數shu為wei磁ci導dao率lvμ和飽和磁通密度Bs。磁導率μ可以表示為複數

，實數部分構成電感
，虛數部分代表損耗，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組成的串聯電路，L和R都dou是shi頻pin率lv的de函han數shu。當dang導dao線xian穿chuan過guo這zhe種zhong鐵tie氧yang體ti磁ci芯xin時shi，所suo構gou成cheng的de電dian感gan阻zu抗kang在zai形xing式shi上shang是shi隨sui著zhe頻pin率lv的de升sheng高gao而er增zeng加jia，但dan是shi在zai不bu同tong頻pin率lv時shi其qi機ji理li是shi完wan全quan不bu同tong的de。

在低頻段，阻抗由電感的感抗構成
，低頻時R很小，磁芯的磁導率較高
，因此電感量較大
，L起主要作用，電磁幹擾被反射而受到抑製；並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，有時可能出現使用鐵氧體磁珠後幹擾增強的現象。

在(zai)高(gao)頻(pin)段(duan)，阻(zu)抗(kang)由(you)電(dian)阻(zu)成(cheng)分(fen)構(gou)成(cheng)
，隨(sui)著(zhe)頻(pin)率(lv)升(sheng)高(gao)
，磁(ci)芯(xin)的(de)磁(ci)導(dao)率(lv)降(jiang)低(di)，導(dao)致(zhi)電(dian)感(gan)的(de)電(dian)感(gan)量(liang)減(jian)小(xiao)，感(gan)抗(kang)成(cheng)分(fen)減(jian)小(xiao)但(dan)是(shi)，這(zhe)時(shi)磁(ci)芯(xin)的(de)損(sun)耗(hao)增(zeng)加(jia)，電(dian)阻(zu)成(cheng)分(fen)增(zeng)加(jia)
，導(dao)致(zhi)總(zong)的(de)阻(zu)抗(kang)增(zeng)加(jia)，當(dang)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)鐵(tie)氧(yang)體(ti)時(shi)
，電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)被(bei)吸(xi)收(shou)並(bing)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)熱(re)能(neng)的(de)形(xing)式(shi)耗(hao)散(san)掉(diao)。

鐵氧體抑製元件廣泛應用於印製電路板、電源線和數據線上。如在印製板的電源線入口端加上鐵氧體抑製元件，就可以濾除高頻幹擾。鐵氧體磁環或磁珠專用於抑製信號線
、電源線上的高頻幹擾和尖峰幹擾
，它也具有吸收靜電放電脈衝幹擾的能力。

磁珠的原理和特性

當電流流過其中心孔中的導線時，便會是磁珠內部產生循環流動的磁道。用於EMI控製的鐵氧體配製時，應當可以把大部分磁通作為材料中的熱散掉。這個現象可以由一個電感器和一個電阻器的串聯組合來模擬。如圖2所示

lianggeyuanjiandeshuzhidaxiaoyucizhudechangduchengzhengbi，erqiecizhudechangduduiyizhixiaoguoyoumingxianyingxiang，cizhuchangduyuechangyizhixiaoguoyuehao。youyuxinhaonengliangchengciouhejiadaocizhushang，gudianganqidediankangyudianzudedaxiaosuipinlvdeshenggaoerzengda。ciouhedexiaolvqujueyucizhucailiaoxiangduiyukongqidedaocilv。tongchangzuchengcizhudetieyangticailiaodesunhaokeyitongguoqixiangduiyukongqidedaocilv
，biaoshichengyigefushuliang。

磁性材料常常用由此比值表征出損耗角。用於EMIyizhiyuanjianyaoqiujiaodadesunhaojiao，zheyiweizhedabufenganraodoujiangbeihaosanerbubeifanshe。muqianchuxiandegezhonggeyangdekeyongtieyangticailiao
，weishejirenyuanjiangcizhuyongyubutongchanghetigonglehendadexuanzeyudi。
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磁珠的應用

尖峰抑製器

kaiguandianyuanzuidadequedianjiushirongyichanshengzaoshengheganrao
，zheshichangqikunraokaiguandianyuandeyigeguanjiandejishuwenti。kaiguandianyuandezaoshengzhuyaoshiyoukaiguangonglvguanhekaiguanzhengliuerjiguankuaisubianhuadegaoyaqiehuanhemaichongduanludianliusuoyinqi。yincicaiyongyouxiaoyuanjianbatamenxianzhidaozuixiaochengdushiyizhizaoshengdezhuyaofangfazhiyi。tongchangcaiyongfeixianxingbaohedianganlaiyizhifanxianghuifudianliujianfeng，cishitiexindegongzuozhuangtaishicong-Bs到+Bs。根據在開關電源續流二極管上的高磁導率與可飽和性的超小型電感元件—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。

尖峰抑製器的性能特點：

（1）chushihezuidadianganzhihengao，baohehoucanyudianganzhifeixianxingjibumingxian。chuanlianjieruhuiluhou，dianliushenggaoshunjianxianshichugaozukang，keyizuoweisuoweideshunjianzukangyuanjianshiyong。

（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,否則鐵芯放熱不能正常工作。

尖峰抑製器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；防止高頻脈衝電流衝擊激勵。作為超小型的線路濾波器使用等方麵。

3.2在濾波器中的應用

a)不加磁珠測試結果

b)加磁珠測試結果

c)L線加磁珠測試結果

d)N線加磁珠測試結果

普(pu)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)是(shi)由(you)無(wu)損(sun)耗(hao)的(de)電(dian)抗(kang)元(yuan)件(jian)構(gou)成(cheng)的(de)，它(ta)在(zai)線(xian)路(lu)中(zhong)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)將(jiang)阻(zu)帶(dai)頻(pin)率(lv)反(fan)射(she)回(hui)信(xin)號(hao)源(yuan)，所(suo)以(yi)這(zhe)類(lei)濾(lv)波(bo)器(qi)又(you)叫(jiao)反(fan)射(she)濾(lv)波(bo)器(qi)。當(dang)反(fan)射(she)濾(lv)波(bo)器(qi)與(yu)信(xin)號(hao)源(yuan)阻(zu)抗(kang)不(bu)匹(pi)配(pei)時(shi)，就(jiu)會(hui)有(you)一(yi)部(bu)分(fen)能(neng)量(liang)被(bei)反(fan)射(she)回(hui)信(xin)號(hao)源(yuan)，造(zao)成(cheng)幹(gan)擾(rao)電(dian)平(ping)的(de)增(zeng)強(qiang)。為(wei)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)弊(bi)病(bing)
，可(ke)在(zai)濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)進(jin)線(xian)上(shang)使(shi)用(yong)鐵(tie)氧(yang)體(ti)磁(ci)環(huan)或(huo)磁(ci)珠(zhu)套(tao)
，利(li)用(yong)滋(zi)環(huan)或(huo)磁(ci)珠(zhu)對(dui)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)的(de)渦(wo)流(liu)損(sun)耗(hao)
，把(ba)高(gao)頻(pin)成(cheng)分(fen)轉(zhuan)化(hua)為(wei)熱(re)損(sun)耗(hao)。因(yin)此(ci)磁(ci)環(huan)和(he)磁(ci)珠(zhu)實(shi)際(ji)上(shang)對(dui)高(gao)頻(pin)成(cheng)分(fen)起(qi)吸(xi)收(shou)作(zuo)用(yong)，所(suo)以(yi)有(you)時(shi)也(ye)稱(cheng)之(zhi)為(wei)吸(xi)收(shou)濾(lv)波(bo)器(qi)。

butongdetieyangtiyizhiyuanjian
，youbutongdezuijiayizhipinlvfanwei。tongchangcidaolvyuegao，yizhidepinlvjiuyuedi。ciwai，tieyangtidetijiyueda，yizhixiaoguoyuehao。zaitijiyidingshi
，changerxidexingzhuangbiduanercudeyizhixiaoguohao，neijingyuexiaoyizhixiaoguoyeyuehao。danzaiyouzhiliuhuojiaoliupianliudeqingkuangxia，haicunzaitieyangtibaohedewenti，yizhiyuanjianhengjiemianyueda，yuebuyibaohe，kechengshoudepianliuyueda。

基(ji)於(yu)以(yi)上(shang)磁(ci)珠(zhu)原(yuan)理(li)和(he)特(te)性(xing)，應(ying)用(yong)在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)中(zhong)
，收(shou)效(xiao)明(ming)顯(xian)。從(cong)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)便(bian)可(ke)看(kan)到(dao)應(ying)用(yong)磁(ci)珠(zhu)的(de)明(ming)顯(xian)不(bu)同(tong)。由(you)實(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)看(kan)到(dao)，由(you)於(yu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)、結構布局
、功gong率lv的de影ying響xiang，有you時shi對dui差cha模mo幹gan擾rao有you很hen好hao的de抑yi製zhi作zuo用yong，有you時shi對dui共gong模mo幹gan擾rao有you很hen好hao的de抑yi製zhi作zuo用yong
，有you時shi對dui幹gan擾rao起qi不bu到dao抑yi製zhi作zuo用yong反fan而er會hui增zeng加jia噪zao聲sheng幹gan擾rao。

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/磁ci珠zhu對dui其qi沒mei有you任ren何he影ying響xiang，而er對dui於yu共gong模mo信xin號hao則ze會hui表biao現xian出chu較jiao大da的de電dian感gan量liang。磁ci環huan的de使shi用yong中zhong還hai有you一yi個ge較jiao好hao的de方fang法fa是shi讓rang穿chuan過guo的de磁ci環huan的de導dao線xian反fan複fu繞rao幾ji下xia，以yi增zeng加jia電dian感gan量liang。可ke以yi根gen據ju它ta對dui電dian磁ci幹gan擾rao的de抑yi製zhi原yuan理li，合he理li使shi用yong它ta的de抑yi製zhi作zuo用yong。

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、出chu口kou處chu。對dui鐵tie氧yang體ti磁ci環huan和he磁ci珠zhu構gou成cheng的de吸xi收shou濾lv波bo器qi
，除chu了le應ying選xuan用yong高gao磁ci導dao率lv的de有you耗hao材cai料liao外wai，還hai要yao注zhu意yi它ta的de應ying用yong場chang合he。它ta們men在zai線xian路lu中zhong對dui高gao頻pin成cheng分fen所suo呈cheng現xian的de電dian阻zu大da約yue是shi十shi至zhi幾ji百baiΩ，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(dian)源(yuan)線(xian)等(deng)處(chu)。它(ta)吸(xi)收(shou)所(suo)在(zai)線(xian)路(lu)上(shang)高(gao)頻(pin)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)，但(dan)卻(que)不(bu)會(hui)在(zai)係(xi)統(tong)中(zhong)產(chan)生(sheng)新(xin)的(de)零(ling)極(ji)點(dian)
，不(bu)會(hui)破(po)壞(huai)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。它(ta)與(yu)電(dian)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)配(pei)合(he)使(shi)用(yong)，可(ke)很(hen)好(hao)的(de)補(bu)充(chong)濾(lv)波(bo)器(qi)高(gao)頻(pin)端(duan)性(xing)能(neng)的(de)不(bu)足(zu)，改(gai)善(shan)係(xi)統(tong)中(zhong)濾(lv)波(bo)特(te)性(xing)。廣(guang)大(da)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)專(zhuan)業(ye)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)，應(ying)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)技(ji)術(shu)優(you)勢(shi)，把(ba)磁(ci)環(huan)
、磁珠等鐵氧體材料靈活應用到開關電源的開發中去，使其在開關電源設計中發揮更大的作用，以提高產品的EMC性，並且減小體積
、降低成本。