磁珠的介紹及其應用
發布時間:2012-11-28 責任編輯:simonyang
【導讀】磁珠采用在高頻段具有良好阻抗特性的鐵氧體材料燒結麵成,專用於抑製信號線、電(dian)源(yuan)線(xian)上(shang)的(de)高(gao)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)和(he)尖(jian)峰(feng)幹(gan)擾(rao),還(hai)具(ju)有(you)吸(xi)收(shou)靜(jing)電(dian)脈(mai)衝(chong)的(de)能(neng)力(li)。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),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)隨(sui)頻(pin)率(lv)變(bian)化(hua)。
1、定義:
磁珠的全稱為鐵氧體磁珠濾波器(另有一種是非晶合金磁性材料製作的磁珠),是一種抗幹擾元件,濾除高頻噪聲效果顯著。
2、結構:
磁珠由氧磁體組成,電感由磁心和線圈組成,磁珠把交流信號轉化為熱能,電感把交流存儲起來,緩慢的釋放出去。
3、特點:
(1)磁珠有很高的電阻率和磁導率,他等效於電阻和電感串聯,但電阻值和電感值都隨頻率變化。
(2)磁珠對高頻信號才有較大阻礙作用,一般規格有100歐/100MHZ ,它在低頻時電阻比電感小得多。
(3)比普通的電感有更好的高頻濾波特性,在高頻時呈現阻性,所以能在相當寬的頻率範圍內保持較高的阻抗,從而提高調頻濾波效果。
4、與電感的區別:
(1)有一匝以上的線圈習慣稱為電感線圈;少於一匝(導線直通磁環)的線圈習慣稱之為磁珠。
(2)電感是儲能元件;而磁珠是能量轉換(消耗)器件。
(3)電感多用於電源濾波回路;磁珠多用於信號回路,用於EMC對策。
(4)磁珠主要用於抑製電磁輻射幹擾,而電感用於這方麵則側重於抑製傳導性幹擾。兩者都可用於處理EMC、EMI問題。
(5)電感一般用於電路的匹配和信號質量的控製上,在模擬地和數字地結合的地方用磁珠。
5、現狀:
鐵氧體磁珠是目前應用發展很快的一種抗幹擾元件,廉價、易用,濾除高頻噪聲效果顯著。
6、參數:
磁珠參數主要包括:初始磁通量(U值) 居裏溫度 工作頻率
(1)磁通量
高U的磁飽合度低,即磁珠在低頻能夠承受最大的電流越大,感抗隨電流變化而呈容抗。磁珠發熱也就是講磁芯損耗太大,把功率轉化為熱能,而沒有轉化為磁能,把能量消耗掉了。通常鎳材磁芯帶寬,Q值與U之間有一個平衡關係,U值越高Q值就越低,反之亦是。U值低頻工作困難,但損耗小,U值高低頻工作較易,但磁芯損耗太大,功率損耗也大,基本上難於連續工作。使用U值400的磁環應該可以大幅降低磁損耗。雖然電感量低了些,但可以增加繞線圈數來解決。以1:4變壓器為例子,1圈的初級改成兩圈;2圈的次級改為4圈。這樣繞線總長度要增加一倍,最高傳輸頻率也要相應降低。
(2)居裏溫度
一般磁環居裏溫度110℃,達到這一溫度以後立刻失去磁性,有如空氣介質一般;恢複室溫以後,磁性能發生了永久性改變,磁導率降低了10%。
在功率放大器的輸出變壓器上應用的磁性材料如果工作溫度超過了居裏溫度,須臾之間就可以燒毀輸出功率管。
輸出功率開始下降的那一點就作為該磁環的溫度極限。
(3)工作頻率
每(mei)種(zhong)磁(ci)芯(xin)的(de)材(cai)料(liao)決(jue)定(ding)了(le)它(ta)最(zui)佳(jia)的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv),因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)根(gen)據(ju)具(ju)體(ti)的(de)頻(pin)率(lv)來(lai)選(xuan)擇(ze)磁(ci)芯(xin)的(de)材(cai)料(liao)。低(di)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)的(de)磁(ci)環(huan)強(qiang)行(xing)工(gong)作(zuo)在(zai)高(gao)頻(pin)率(lv)下(xia),會(hui)有(you)很(hen)大(da)的(de)損(sun)耗(hao)和(he)發(fa)熱(re),當(dang)磁(ci)環(huan)發(fa)熱(re)超(chao)過(guo)居(ju)裏(li)溫(wen)度(du)時(shi),電(dian)氣(qi)性(xing)能(neng)發(fa)生(sheng)突(tu)變(bian),也(ye)就(jiu)不(bu)能(neng)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)了(le)。
7、原理:
磁ci珠zhu的de主zhu要yao原yuan料liao為wei鐵tie氧yang體ti。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。鐵tie氧yang體ti材cai料liao為wei鐵tie鎂mei合he金jin或huo鐵tie鎳nie合he金jin,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,具ju有you很hen高gao的de導dao磁ci率lv,他ta可ke以yi使shi電dian感gan的de線xian圈quan繞rao組zu之zhi間jian在zai高gao頻pin高gao阻zu的de情qing況kuang下xia產chan生sheng的de電dian容rong最zui小xiao。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。
在高頻段,阻抗由電阻成分構成,隨著頻率升高,磁芯的磁導率降低,導致電感的電感量減小,感抗成分減小 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。
兩個元件的數值大小與磁珠的長度成正比,而且磁珠的長度對抑製效果有明顯影響,磁珠長度越長抑製效果越好。
8、選擇
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;
有的磁珠上有多個孔洞,用導線穿過可增加元件阻抗(穿過磁珠次數的平方),不bu過guo在zai高gao頻pin時shi所suo增zeng加jia的de抑yi製zhi噪zao聲sheng能neng力li不bu可ke能neng如ru預yu期qi的de多duo,而er用yong多duo串chuan聯lian幾ji個ge磁ci珠zhu的de辦ban法fa會hui好hao些xie。鐵tie氧yang體ti是shi磁ci性xing材cai料liao,會hui因yin通tong過guo電dian流liu過guo大da而er產chan生sheng磁ci飽bao和he,導dao磁ci率lv急ji劇ju下xia降jiang。大da電dian流liu濾lv波bo應ying采cai用yong結jie構gou上shang專zhuan門men設she計ji的de磁ci珠zhu,還hai要yao注zhu意yi其qi散san熱re措cuo施shi。
9、應用
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。
兩個元件的數值大小與磁珠的長度成正比,而且磁珠的長度對抑製效果有明顯影響,磁珠長度越長抑製效果越好。
作zuo為wei電dian源yuan濾lv波bo,可ke以yi使shi用yong電dian感gan。磁ci珠zhu的de電dian路lu符fu號hao就jiu是shi電dian感gan但dan是shi型xing號hao上shang可ke以yi看kan出chu使shi用yong的de是shi磁ci珠zhu在zai電dian路lu功gong能neng上shang,磁ci珠zhu和he電dian感gan是shi原yuan理li相xiang同tong的de,隻zhi是shi頻pin率lv特te性xing不bu同tong罷ba了le磁ci珠zhu由you氧yang磁ci體ti組zu成cheng,電dian感gan由you磁ci心xin和he線xian圈quan組zu成cheng,磁ci珠zhu把ba交jiao流liu信xin號hao轉zhuan化hua為wei熱re能neng,電dian感gan把ba交jiao流liu存cun儲chu起qi來lai,緩huan慢man的de釋shi放fang出chu去qu。磁ci珠zhu對dui高gao頻pin信xin號hao才cai有you較jiao大da阻zu礙ai作zuo用yong,一yi般ban規gui格ge有you100歐/100mMHZ,它在低頻時電阻比電感小得多。鐵氧體磁珠(FerriteBead)是目前應用發展很快的一種抗幹擾組件,廉價、易用,濾除高頻噪聲效果顯著。
cizhuyizhikaiguanzaoshengshuyuzhudongyizhixing。tongchangzaoshenglvboqizhinengxishouyifashengdezaosheng,shuyubeidongyizhixing。cizhuzenengyizhikaiguanzaoshengdechansheng,shuyuzhudongyizhixing。cizhukeguangfanyongyugaopinkaiguandianyuan、錄像機、電子測量儀器、以及各種對噪聲要求非常嚴格的電路中。不同的鐵氧體抑製元件,有不同的最佳抑製頻率範圍。
通(tong)常(chang)磁(ci)導(dao)率(lv)越(yue)高(gao),抑(yi)製(zhi)頻(pin)率(lv)越(yue)低(di)。此(ci)外(wai),鐵(tie)氧(yang)體(ti)體(ti)積(ji)越(yue)大(da),抑(yi)製(zhi)效(xiao)果(guo)越(yue)好(hao)。在(zai)體(ti)積(ji)一(yi)定(ding)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(he),可(ke)承(cheng)受(shou)的(de)偏(pian)流(liu)也(ye)越(yue)大(da)。
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