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EMI磁珠的基本特性解析

磁珠(Ferrite bead)的等效电路是一个DCR电阻串联一个电感并联一个电容和一个电阻。DCR是一个恒定值,但后面三个元件都是频率的函数,也便是说它们的感抗,容抗和阻抗会跟着频率的变更而变更,当然它们阻值,感值和容值都异常小。

从等效电路中可以看到,当频率低于fL(LC谐振频率)时,磁珠出现电感特点;当频率即是fL时,磁珠是一个纯电阻,此时磁珠的阻抗(impedance)最大年夜;当频率高于谐振频率点fL时,磁珠则出现电容特点。EMI选用磁珠的原则便是磁珠的阻抗在EMI噪声频率处最大年夜。比如假如EMI噪声的最大年夜值在200MHz,那你选择的时刻就要看磁珠的特点曲线,其阻抗的最大年夜值应该在200MHz阁下。下图是一个磁珠的实际的特点曲线图。大年夜家可以看到这个磁珠的峰值点呈现在1GHz阁下。在峰点时,阻抗(Z)曲线的值与电阻(R)的相等。也便是说这个磁珠在1GHz时,是个纯电阻,而且阻抗值最大年夜。

EMC磁珠到底是什么特点?(2)

前面简单先容了EMI磁珠的基础特点曲线。从磁珠的阻抗曲线来看,着实它的特点便是可以用来做高频旌旗灯号滤波器。必要留意的是,平日大年夜家看到的厂家供给的磁珠阻抗曲线,都是在无偏置电流环境下测试获得的曲线。但大年夜部分磁珠平日被放在电源线上用来滤除电源的EMI噪声。而在有偏置电流的环境下,磁珠的特点会发生一些变更。下面是某个0805尺寸 额定电流500mA的磁珠在不合的偏置电流下的阻抗曲线。大年夜家可以看到,跟着电流的增添,磁珠的峰值阻抗会变小,同时阻抗峰值点的频率也会变高。

在进一步阐述磁珠的特点之前,让我们先来看一下磁珠的主要特点指标的定义:Z (阻抗,impedance ohm) :磁珠等下电路中所有元件的阻抗之和,它是频率的函数。平日大年夜家都用磁珠在100MHz时的阻抗值作为磁珠阻抗值。DCR (ohm): 磁珠导体的的直流电阻。额定电流:当磁珠安装于印刷线路板并加入恒定电流,自身温升由室温上升40C时的电流值。那么EMI磁珠有成千上万种,阻抗曲线也各不相同,我们应该如根据我们的实际利用选择相宜的磁珠呢?

EMC磁珠到底是什么特点?(3)

让我们首先来看一下阻抗值同为600ohm@100MHz但尺寸大年夜小不合的磁珠在不合偏置电流电流和事情频率下的特点。

EMC磁珠到底是什么特点?(4)

让我们再来看一下下面两个不合曲线特性的磁珠A和磁珠B利用于旌旗灯号线时的环境。

磁珠A和磁珠B的阻抗峰值都在100MHz和200MHz之间,但磁珠A阻抗频率曲线对照平坦,磁珠B则对照陡峭。

我们将两个磁珠分手放在如下的20MHz的旌旗灯号线上,看看对旌旗灯号输出会孕育发生什么样的影响。

波形测试点

下面是用示波器分手量测磁珠输出真个波形图

从输出波形来看,磁珠B的输出波形掉真要显着小于磁珠A。

缘故原由是磁珠B的阻抗频率波形对照陡峭,其阻抗在200MHz时较高,只对200MHz相近的旌旗灯号的衰减较大年夜,但对频谱很宽的方波波形影响较小。而磁珠A的阻抗频率特点对照平坦,其对旌旗灯号的衰减频谱也对照宽,是以对方波的波形影响也较大年夜。

下面是上述三种环境对应的EMI测试结果。结果是磁珠A和磁珠B都邑对EMI噪声孕育发生很大年夜的衰减。磁珠A在全部EMI频谱范围内的衰减要稍好于磁珠B。

是以,在详细选用磁珠时,阻抗频率特点平坦型的磁珠A对照得当利用于电源线,而频率特点对照陡峭的磁珠B则较得当利用于旌旗灯号线。磁珠B在利用于旌旗灯号线时,可以在只管即便维持旌旗灯号完备性的环境下,尽可能只对EMI频率相近的噪声孕育发生最大年夜的衰减。

EMC磁珠到底是什么特点?(5)

EMC磁珠利用于电子线路中抑制EMI,主要有两种利用: 1.最常见用于电源线。2.用于旌旗灯号线像音频,视频线等。那应该若何根据实际利用从切切种不合特点的EMC磁珠中选择相宜的磁珠用于自己的系统设计呢?

向前面所述,假如要选用磁珠用于电源线,应该做若何选择呢?

首 先,要知道开关电源的事情频率。平日大年夜多半开关电源事情于几百KHz,少数的可以事情到几MHz. 这个频率基础上是在传导辐射的频率范围。对付肇端于30MHz辐射频率来讲,属于低频的范围。一样平常来讲,电源孕育发生的辐射EMI噪声,平日在小于 100MHz-300MHz范围。 是以,选择磁珠用选用峰值频率小于300MHz低频型的磁珠。

其次,便是要知道电源的事情电流。对付哪些放置于开关或非直流旌旗灯号的磁珠,平日要讲交流旌旗灯号转换有效值,以此来选择磁珠的额定电流。

对付用于电源线磁珠尺寸,像我们前面讲到的,在满意排版空间设计要求环境下,要只管即便选用大年夜尺寸的磁珠。

用于电源线的磁珠,DCR是十分关键的参数,分外是对付电池供电的便携式设备,像手机,平板电脑等。应只管即便选用DCR小的磁珠用于电源线,以前进电源效率。

当然,从抑制EMI的角度来讲,磁珠的峰值阻抗越高越好。但平日,磁珠的阻抗与DCR成反比关系。需哟根据实际的利用环境,在DCR和阻抗间做一折中选择。

着末,就像前面所讲的,磁珠的阻抗曲线要只管即便平坦,以最大年夜限度的滤除电源的高次谐波噪声。

EMC磁珠到底是什么特点?(6)

要是磁珠用于旌旗灯号线,那应该若何选择磁珠的种类呢?首先,我们应该知道磁珠要用于何种旌旗灯号线,比如是音频,视频照样其他。这也便是说应该知道旌旗灯号的事情频率。原则上,磁珠的阻抗峰值频率应至少高于旌旗灯号的有效带宽,否则会影响影响旌旗灯号完备性,从而影响系统的正常事情。纵然对付像音频之类的低频旌旗灯号,由于音频旌旗灯号平日是由音频解码器解码而来,其EMI噪声平日是音频解码器的几十MHz的时钟频率谐波。

是以,纵然是低频的音频旌旗灯号,其EMI噪声平日也会是高达几十以致几百MHz的高频噪声。其次,要知道旌旗灯号电流。对付大年夜多半旌旗灯号而言,像视频,RS232等,仅仅是旌旗灯号而已,并没有太大年夜的电流输出,是以平日不必要斟酌磁珠的额定电流。但对付音频旌旗灯号,平日是有功率输出的,此时磁珠的选择就要斟酌输出电流。此时要将音频旌旗灯号折算成有效值来拔取适当额定电流的磁珠。

峰值阻抗应选择在可能呈现EMI问题的频率点相近。用于高速旌旗灯号的磁珠要留意阻抗匹配,比如用于视频旌旗灯号线的磁珠阻抗在100MHz阁下要在50欧姆阁下。用于旌旗灯号线的磁珠,平日不必要斟酌磁珠DCR,磁珠的尺寸要越小越好。着末便是磁珠的阻抗曲线要只管即便陡峭,以免影响旌旗灯号完备性。

责任编辑;zl

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