《電子技術(shù)應(yīng)用》
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磁珠在PCB設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
摘要: 普通濾波器是由無(wú)損耗的電抗元件構(gòu)成的,它在線路中的作用是將阻帶頻率反射回信號(hào)源,,所以這類濾波器又叫反射濾波器,。當(dāng)反射濾波器與信號(hào)源阻抗不匹配時(shí),,就會(huì)有一部分能量被反射回信號(hào)源,造成干擾電平的增強(qiáng),。
Abstract:
Key words :

  1,。磁珠的單位是歐姆,而不是亨特,,這一點(diǎn)要特別注意,。因?yàn)榇胖榈膯挝皇前凑账谀骋活l率產(chǎn)生的阻抗來(lái)標(biāo)稱的,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圖,,一般以100MHz為標(biāo)準(zhǔn),比如1000R@100MHz,,意思就是在100MHz頻率的時(shí)候磁珠的阻抗相當(dāng)于600歐姆,。

  2。普通濾波器是由無(wú)損耗的電抗元件構(gòu)成的,,它在線路中的作用是將阻帶頻率反射回信號(hào)源,,所以這類濾波器又叫反射濾波器。當(dāng)反射濾波器與信號(hào)源阻抗不匹配時(shí),,就會(huì)有一部分能量被反射回信號(hào)源,,造成干擾電平的增強(qiáng)。為解決這一弊病,,可在濾波器的進(jìn)線上使用鐵氧體磁環(huán)或磁珠套,利用滋環(huán)或磁珠對(duì)高頻信號(hào)的渦流損耗,,把高頻成分轉(zhuǎn)化為熱損耗,。因此磁環(huán)和磁珠實(shí)際上對(duì)高頻成分起吸收作用,,所以有時(shí)也稱之為吸收濾波器。

  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(dǎo)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,。在體積一定時(shí),,長(zhǎng)而細(xì)的形狀比短而粗的抑制效果好,內(nèi)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(diào)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(正負(fù))同時(shí)穿過(guò)一個(gè)磁環(huán),,有效信號(hào)為差模信號(hào),EMI吸收磁環(huán)/磁珠對(duì)其沒有任何影響,,而對(duì)于共模信號(hào)則會(huì)表現(xiàn)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(dǎo)線反復(fù)繞幾下,以增加電感量,??梢愿鶕?jù)它對(duì)電磁干擾的抑制原理,合理使用它的抑制作用,。

  鐵氧體抑制元件應(yīng)當(dāng)安裝在靠近干擾源的地方,。對(duì)于輸入/輸出電路,應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進(jìn),、出口處,。對(duì)鐵氧體磁環(huán)和磁珠構(gòu)成的吸收濾波器,除了應(yīng)選用高磁導(dǎo)率的有耗材料外,,還要注意它的應(yīng)用場(chǎng)合,。它們?cè)诰€路中對(duì)高頻成分所呈現(xiàn)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。四,、結(jié)論

  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(yīng)用。用于EMI吸收的磁環(huán)/磁珠可制成各種的形狀,,廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合,。如在PCB板上,可加在DC/DC模塊,、數(shù)據(jù)線,、電源線等處。它吸收所在線路上高頻干擾信號(hào),,但卻不會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生新的零極點(diǎn),,不會(huì)破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它與電源濾波器配合使用,,可很好的補(bǔ)充濾波器高頻端性能的不足,,改善系統(tǒng)中濾波特性 。

  磁珠專用于抑制信號(hào)線,、電源線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(hào),,象一些RF電路,,PLL,振蕩電路,,含超高頻存儲(chǔ)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(guò)錯(cuò)50MHZ,。

  磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)(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(hào),,而射頻RF 能量卻是無(wú)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(hào)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(hào)通過(guò),,而濾除交流信號(hào)。通常高頻信號(hào)為30MHz以上,然而,,低頻信號(hào)也會(huì)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(dú)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(hào)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(hào)的串繞,。極好的磁屏蔽結(jié)構(gòu)。 降低直 流電阻,,以免對(duì)有用信號(hào)產(chǎn)生過(guò)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(gè)MHz 到幾百M(fèi)Hz的頻率范圍內(nèi),。

  要正確的選擇磁珠,必須注意以下幾點(diǎn):

  1,、不需要的信號(hào)的頻率范圍為多少;

  2,、噪聲源是誰(shuí);

  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(qiáng)度);

  5,、電路和負(fù)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(guò)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^(guò) ZR22πfL()2+:=fL 來(lái)描述,。通過(guò)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(hào)衰減盡量小的磁珠型號(hào),。片式磁珠在過(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。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(shí),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(chǎng)合:

  片式電感: 射頻(RF)和無(wú)線通訊,,信息技術(shù)設(shè)備,雷達(dá)檢波器,,汽車,,蜂窩電話,尋呼機(jī),,音頻設(shè)備,,PDAs(個(gè)人數(shù)字助理),無(wú)線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等,。

  片式磁珠: 時(shí)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(biāo),,長(zhǎng)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(jì)算機(jī),機(jī),,錄像機(jī)(VCRS),,電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。

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