About 磁珠(Bead)
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(yīng)用頻率范圍很少超過錯50MHZ。
磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)(PCB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干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。
片式磁珠由軟磁鐵氧體材料組成,構(gòu)成高體積電阻率的獨石結(jié)構(gòu)。渦流損耗同鐵氧體材料的電阻率成反比。渦流損耗隨信號頻率的平方成正比。 使用片式磁珠的好處: 小型化和輕量化 在射頻噪聲頻率范圍內(nèi)具有高阻抗,消除傳輸線中的電磁干擾。 閉合磁路結(jié)構(gòu),更好地消除信號的串繞。 極好的磁屏蔽結(jié)構(gòu)。 降低直流電阻,以免對有用信號產(chǎn)生過大的衰減。 顯著的高頻特性和阻抗特性(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的頻率范圍內(nèi)。
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范圍為多少;
2、噪聲源是誰;
3、需要多大的噪聲衰減;
4、環(huán)境條件是什么(溫度,直流電壓,結(jié)構(gòu)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??傋杩雇ㄟ^ZR22πfL()2+:=fL來描述。通過這一曲線,選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內(nèi)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于應(yīng)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(yīng)用場合:?
片式電感: 射頻(RF)和無線通訊,信息技術(shù)設(shè)備,雷達檢波器,汽車電子,蜂窩電話,尋呼機,音頻設(shè)備,PDAs(個人數(shù)字助理),無線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。
片式磁珠: 時鐘發(fā)生電路,模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波,I/O輸入/輸出內(nèi)部連接器(比如串口,并口,鍵盤,鼠標,長途電信,本地局域網(wǎng)),射頻(RF)電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間,供電電路中濾除高頻傳導(dǎo)干擾,計算機,打印機,錄像機(VCRS),電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。
它的一個應(yīng)用如下:
?? 當需要模擬地和數(shù)字地共地時,可以考慮采用磁珠,與直接用導(dǎo)線連接兩個地相比采用磁珠可以減小網(wǎng)絡(luò)間的相互干擾
穩(wěn)壓電源直流輸出需要進行濾波,比如串連一個幾十微亨的電感等,但是當電流達到數(shù)安培,甚至幾十上百安培時,電感肯定會黑了!如果用扼流圈,線圈截面又需要很大,這時可以在導(dǎo)線或者電阻上套一個磁珠,相當于一個功率電感,起濾波的作用,
對高頻又很好的抑制作用,主要是1MHz以上的噪聲。
全稱為鐵氧體磁珠濾波器。
磁珠對高頻信號才有較大阻礙作用,一般規(guī)格有100歐/100mMHZ ,它在低頻時電阻比電感小得多。電感的等效電阻可有Z=2X3.14xf?來求得。
鐵氧體磁珠?(Ferrite Bead)?是目前應(yīng)用發(fā)展很快的一種抗干擾元件,廉價、
易用,濾除高頻噪聲效果顯著。
在電路中只要導(dǎo)線穿過它即可(我用的都是象普通電阻模樣的,導(dǎo)線已穿過并膠合,也有表面貼裝的形式,但很少見到賣的)。當導(dǎo)線中電流穿過時,鐵氧體對低頻電流幾乎沒有什么阻抗,而對較高頻率的電流會產(chǎn)生較大衰減作用。
高頻電流在其中以熱量形式散發(fā),其等效電路為一個電感和一個電阻串聯(lián),兩個元件的值都與磁珠的長度成比例。
磁珠種類很多,制造商應(yīng)提供技術(shù)指標說明,特別是磁珠的阻抗與頻率關(guān)系的
曲線。?
有的磁珠上有多個孔洞,用導(dǎo)線穿過可增加元件阻抗(穿過磁珠次數(shù)的平方),不過在高頻時所增加的抑制噪聲能力不可能如預(yù)期的多,而用多串聯(lián)幾個磁珠的辦法會好些。
鐵氧體是磁性材料,會因通過電流過大而產(chǎn)生磁飽和,導(dǎo)磁率急劇下降。大電流濾波應(yīng)采用結(jié)構(gòu)上專門設(shè)計的磁珠,還要注意其散熱措施。
鐵氧體磁珠不僅可用于電源電路中濾除高頻噪聲(可用于直流和交流輸出),還可廣泛應(yīng)用于其他電路,其體積可以做得很小。特別是在數(shù)字電路中,由于脈沖信號含有頻率很高的高次諧波,也是電路高頻輻射的主要根源,所以可在這種場合發(fā)揮磁珠的作用。
鐵氧體磁珠還廣泛應(yīng)用于信號電纜的噪聲濾除。
以常用于電源濾波的HH-1H3216-500為例,其型號各字段含義依次為:
HH?是其一個系列,主要用于電源濾波,用于信號線是HB系列;
1?表示一個元件封裝了一個磁珠,若為4則是并排封裝四個的;
H?表示組成物質(zhì),H、C、M為中頻應(yīng)用(50-200MHz),
T低頻應(yīng)用(<50MHz),S高頻應(yīng)用(>200MHz);
3216?封裝尺寸,長3.2mm,寬1.6mm,即1206封裝;
500?阻抗(一般為100MHz時),50 ohm。
其產(chǎn)品參數(shù)主要有三項:
阻抗[Z]@100MHz (ohm) : Typical 50, Minimum 37;
直流電阻DC Resistance (m ohm): Maximum 20;
額定電流Rated Current (mA): 2500.
磁珠有很高的電阻率和磁導(dǎo)率,?他等效于電阻和電感串聯(lián),?但電阻值和電感值都隨頻率變化。?他比普通的電感有更好的高頻濾波特性,在高頻時呈現(xiàn)阻性,所以能在相當寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗,從而提高調(diào)頻濾波效果。
磁珠主要用于高頻隔離,抑制差模噪聲等。
總結(jié)
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