PCB電路設計中磁珠的選用技巧
OFweek電子工程網(wǎng)訊 使用貼片磁珠和貼片電感的原因:是使用貼片磁珠還是貼片電感主要還在于應用。在諧振電路中需要使用貼片電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時(shí),使用貼片磁珠是最佳的選擇。
1。磁珠的單位是歐姆,而不是亨特,這一點(diǎn)要特別注意。因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產(chǎn)生的阻抗來(lái)標稱(chēng)的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的 DATASHEET上一般會(huì )提供頻率和阻抗的特性曲線(xiàn)圖,一般以100MHz為標準,比如1000R 100MHz,意思就是在100MHz頻率的時(shí)候磁 珠的阻抗相當于600歐姆。
2。普通濾波器是由無(wú)損耗的電抗元件構成的,它在線(xiàn)路中的作用是將阻帶頻率反射回信號源,所以這類(lèi)濾波器又叫反射濾波器。當反射濾波器與信號 源阻抗不匹配時(shí),就會(huì )有一部分能量被反射回信號源,造成干擾電平的增強。為解決這一弊病,可在濾波器的進(jìn)線(xiàn)上使用鐵氧體磁環(huán)或磁珠套,利用滋環(huán)或磁珠對高 頻信號的渦流損耗,把高頻成分轉化 為熱損耗。因此磁環(huán)和磁珠實(shí)際上對高頻成分起吸收作用,所以有時(shí)也稱(chēng)之為吸收濾波器。
不同的鐵氧體抑制元件,有不同的最佳抑制頻率范圍。通常磁導率越高,抑制的頻率就越低。此外,鐵氧體的體積越大,抑制效果越好。我愛(ài)方案網(wǎng)上某些大牛研究 發(fā)現:在體積一定時(shí),長(cháng)而細的形狀比短而粗的抑制效果好,內徑越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情況下,還存在鐵氧體飽和的問(wèn)題,抑制元件橫截 面越大,越不易飽 和,可承受的偏流越大。EMI吸收磁環(huán)/磁珠抑制差模干擾時(shí),通過(guò)它的電流值正比于其體積,兩者失調造成飽和,降低了元件性能;抑制共模干擾時(shí),將電源的 兩根線(xiàn)(正負)同時(shí)穿過(guò)一個(gè)磁環(huán),有效信號為差模信號,EMI吸收磁環(huán)/磁珠對其沒(méi)有任何影響,而對于共模信號則會(huì )表現出較大的電感量。磁環(huán)的使用中還有 一個(gè)較好的方法是讓穿過(guò)的磁環(huán)的導線(xiàn)反復繞幾下,以增加電感量??梢愿鶕鼘﹄姶鸥蓴_的抑制原理,合理使用它的抑制作用。
鐵氧體抑制元件應當安裝在靠近干擾源的地方。對于輸入/輸出電路,應盡量靠近屏蔽殼的進(jìn)、出口處。對鐵氧體磁環(huán)和磁珠構成的吸收濾波器, 除了應選用高磁導率的有耗材料外,還要注意它的應用場(chǎng)合。它們在線(xiàn)路中對高頻成分所呈現的電阻大約是十至幾百Ω,因此它在高阻抗電路中的作用并不明顯,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。
由于鐵氧體可以衰減較高頻同時(shí)讓較低頻幾乎無(wú)阻礙地通過(guò),故在EMI控制中得到了廣泛地應用。用于EMI吸收的磁環(huán)/磁珠可制成各種的形狀,廣泛 應用于各種場(chǎng)合。如在PCB板上,可加在DC/DC模塊、數據線(xiàn)、電源線(xiàn)等處。它吸收所在線(xiàn)路上高頻干擾信號,但卻不會(huì )在系統中產(chǎn)生新的零極點(diǎn),不會(huì )破壞 系統的穩定性。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,改善系統中濾波特性 。
磁珠專(zhuān)用于抑制信號線(xiàn)、電源線(xiàn)上的高頻噪聲和尖峰干擾,還具有吸收靜電脈沖的能力。
磁珠是用來(lái)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,其應用頻率范圍很少超過(guò)錯 50MHZ。
磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線(xiàn)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(wú)用的電磁干擾沿著(zhù)線(xiàn)路傳輸和輻射(EMI)。要消除這些不需要的信號能量,使用貼片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(guò), 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(huì )受到貼片磁珠的影響。
貼片磁珠由軟磁鐵氧體材料組成,構成高體積電阻率的獨石結構。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。 使用貼片磁珠的 好 處:小型化和輕量化 在射頻噪聲頻率范圍內具有高阻抗,消除傳輸線(xiàn)中的電磁干擾。 閉合磁路結構,更好地消除信號的串繞。 極好的磁屏蔽結構。 降低直 流電阻,以免對有用信號產(chǎn)生過(guò)大的衰減。 顯著(zhù)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(gè)MHz 到幾百MHz的頻率范圍內。
要正確的選擇磁珠,筆者給出了比較核心的幾點(diǎn)建議:
一、不需要的信號的頻率范圍為多少;
二、噪聲源是誰(shuí);
三、是否有空間在PCB板上放置磁珠;
四、需要多大的噪聲衰減;
五、環(huán)境條件是什么(溫度,直流電壓,結構強度);
六、電路和負載阻抗是多少;
前三條通過(guò)觀(guān)察廠(chǎng)家提供的阻抗頻率曲線(xiàn)就可以判斷。在阻抗曲線(xiàn)中三條曲線(xiàn)都非常重要,即電阻,感抗和總阻抗??傋杩雇ㄟ^(guò) ZR22πfL()2+:=fL來(lái) 描述。通過(guò)這一曲線(xiàn),選擇在希望衰減噪聲的頻率范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。 貼片磁珠在過(guò)大的直流電壓下,阻抗特性會(huì ) 受到影響,另外,如果工作溫升過(guò)高,或者外部磁場(chǎng)過(guò)大,磁珠的阻抗都會(huì )受到不利的影響。 也可以到深圳電子展上去挑選。使用貼片磁珠和貼片電感的原因:是使用貼片磁珠還是貼片電感主 要還在于應用。在諧振電路中需要使用貼片電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時(shí),使用貼片磁珠是最佳的選擇。
貼片磁珠和貼片電感的應用場(chǎng)合:
貼片電感:射頻(RF)和無(wú)線(xiàn)通訊,信息技術(shù)設備,雷達檢波器,汽車(chē),蜂窩電話(huà),尋呼機,音頻設備,PDAs(個(gè)人數字助理),無(wú)線(xiàn)遙控系統以及低壓供電模塊等。
貼片磁珠:時(shí)鐘發(fā)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,并口,鍵盤(pán),鼠標,長(cháng)途電信,本地局域網(wǎng)),射頻 (RF)電路和易受干擾的邏輯設備之間,供電電路中濾除高頻傳導干擾,計算機,機,錄像機(VCRS),電視系統和手提電話(huà)中的EMI噪聲抑止。