電感和磁珠的區(qū)別及應(yīng)用場(chǎng)合和作用,Inductors and beads
關(guān)鍵字:電感,磁珠
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(hào)轉(zhuǎn)化為熱能,電感把交流存儲(chǔ)起來(lái),緩慢的釋放出去。
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(jià)、易用,濾除高頻噪聲效果顯著。
在電路中只要導(dǎo)線穿過(guò)它即可(我用的都是象普通電阻模樣的,導(dǎo)線已穿過(guò)并膠合,也有表面貼裝的形式,但很少見(jiàn)到賣的)。當(dāng)導(dǎo)線中電流穿過(guò)時(shí),鐵氧體對(duì)低頻電流幾乎沒(méi)有什么阻抗,而對(duì)較高頻率的電流會(huì)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(gè)電感和一個(gè)電阻串聯(lián),兩個(gè)元件的值都與磁珠的長(zhǎng)度成比例。
磁珠種類很多,制造商應(yīng)提供技術(shù)指標(biāo)說(shuō)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(gè)孔洞,用導(dǎo)線穿過(guò)可增加元件阻抗(穿過(guò)磁珠次數(shù)的平方),不過(guò)在高頻時(shí)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(gè)磁珠的辦法會(huì)好些。
鐵氧體是磁性材料,會(huì)因通過(guò)電流過(guò)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(jì)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(hào)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(chǎng)合發(fā)揮磁珠的作用。
鐵氧體磁珠還廣泛應(yīng)用于信號(hào)電纜的噪聲濾除。
以常用于電源濾波的HH-1H3216-500為例,其型號(hào)各字段含義依次為:
HH 是其一個(gè)系列,主要用于電源濾波,用于信號(hào)線是HB系列;
1 表示一個(gè)元件封裝了一個(gè)磁珠,若為4則是并排封裝四個(gè)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(zhǎng)3.2mm,寬1.6mm,即1206封裝;
500 阻抗(一般為100MHz時(shí)),50 ohm。
HH 是其一個(gè)系列,主要用于電源濾波,用于信號(hào)線是HB系列;
1 表示一個(gè)元件封裝了一個(gè)磁珠,若為4則是并排封裝四個(gè)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(zhǎng)3.2mm,寬1.6mm,即1206封裝;
500 阻抗(一般為100MHz時(shí)),50 ohm。
其產(chǎn)品參數(shù)主要有三項(xiàng):
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.
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(shí)呈現(xiàn)阻性,所以能在相當(dāng)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。
鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料。它的制造工藝和機(jī)械性能與陶瓷相似,顏色為灰黑色。電磁干擾濾波器中經(jīng)常使用的一類磁芯就是鐵氧體材料,許多廠商都提供專門用于電磁干擾抑制的鐵氧體材料。這種材料的特點(diǎn)是高頻損耗非常大。對(duì)于抑制電磁干擾用的鐵氧體,最重要的性能參數(shù)為磁導(dǎo)率μ和飽和磁通密度Bs。磁導(dǎo)率μ可以表示為復(fù)數(shù),實(shí)數(shù)部分構(gòu)成電感,虛數(shù)部分代表?yè)p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(lián)電路,L和R都是頻率的函數(shù)。當(dāng)導(dǎo)線穿過(guò)這種鐵氧體磁芯時(shí),所構(gòu)成的電感阻抗在形式上是隨著頻率的升高而增加,但是在不同頻率時(shí)其機(jī)理是完全不同的。
在低頻段,阻抗由電感的感抗構(gòu)成,低頻時(shí)R很小,磁芯的磁導(dǎo)率較高,因此電感量較大,L起主要作用,電磁干擾被反射而受到抑制;并且這時(shí)磁芯的損耗較小,整個(gè)器件是一個(gè)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(shí)可能出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強(qiáng)的現(xiàn)象。
在高頻段,阻抗由電阻成分構(gòu)成,隨著頻率升高,磁芯的磁導(dǎo)率降低,導(dǎo)致電感的電感量減小,感抗成分減小 但是,這時(shí)磁芯的損耗增加,電阻成分增加,導(dǎo)致總的阻抗增加,當(dāng)高頻信號(hào)通過(guò)鐵氧體時(shí),電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能的形式耗散掉。
鐵氧體抑制元件廣泛應(yīng)用于印制電路板、電源線和數(shù)據(jù)線上。如在印制板的電源線入口端加上鐵氧體抑制元件,就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)或磁珠專用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻干擾和尖峰干擾,它也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。
2 磁珠的原理和特性
當(dāng)電流流過(guò)其中心孔中的導(dǎo)線時(shí),便會(huì)是磁珠內(nèi)部產(chǎn)生循環(huán)流動(dòng)的磁道。用于EMI控制的鐵氧體配制時(shí),應(yīng)當(dāng)可以把大部分磁通作為材料中的熱散掉。這個(gè)現(xiàn)象可以由一個(gè)電感器和一個(gè)電阻器的串聯(lián)組合來(lái)模擬。如圖2所示
兩個(gè)元件的數(shù)值大小與磁珠的長(zhǎng)度成正比,而且磁珠的長(zhǎng)度對(duì)抑制效果有明顯影響,磁珠長(zhǎng)度越長(zhǎng)抑制效果越好。由于信號(hào)能量呈磁耦合加到磁珠上,故電感器的電抗與電阻的大小隨頻率的升高而增大。磁耦合的效率取決于磁珠材料相對(duì)于空氣的導(dǎo)磁率。通常組成磁珠的鐵氧體材料的損耗可以通過(guò)其相對(duì)于空氣的導(dǎo)磁率,表示成一個(gè)復(fù)數(shù)量。
磁性材料常常用由此比值 表征出損耗角 。用于EMI抑制元件要求較大的損耗角,這意味著大部分干擾都將被耗散而不被反射。目前出現(xiàn)的各種各樣的可用鐵氧體材料,為設(shè)計(jì)人員將磁珠用于不同場(chǎng)合提供了很大的選擇余地。
3磁珠的應(yīng)用
3.1 尖峰抑制器
開(kāi)關(guān)電源最大的缺點(diǎn)就是容易產(chǎn)生噪聲和干擾,這是長(zhǎng)期困擾開(kāi)關(guān)電源的一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。開(kāi)關(guān)電源的噪聲主要是由開(kāi)關(guān)功率管和開(kāi)關(guān)整流二級(jí)管快速變化的高壓切換和脈沖短路電流所引起。因此采用有效元件把它們限制到最小程度是抑制噪聲的主要方法之一。通常采用非線性飽和電感來(lái)抑制反向恢復(fù)電流尖峰,此時(shí)鐵芯的工作狀態(tài)是從-Bs 到+Bs。根據(jù)在開(kāi)關(guān)電源續(xù)流二極管上的高磁導(dǎo)率與可飽和性的超小型電感元件—磁珠特性的一致性,開(kāi)發(fā)出用來(lái)抑制開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的峰值電流的尖峰抑制器。
尖峰抑制器的性能特點(diǎn):
(1) 初始和最大電感值很高,飽和后殘余電感值非線性極不明顯。串聯(lián)接入回路后,電流升高瞬間顯示出高阻抗,可以作為所謂的瞬間阻抗元件使用。
(2) 適用于防止半導(dǎo)體回路中瞬態(tài)電流峰值信號(hào)、沖擊激勵(lì)電路和由此而伴生的噪聲,還可以防止半導(dǎo)體損壞。
(3) 剩余電感極小,電路穩(wěn)定時(shí)損耗很小。
(4) 與鐵氧體制品的性能絕然不同。
(5) 只要避免磁飽和,可作為超小型、高電感的電感元件使用。
(6) 可以作為低損耗的高性能可飽和鐵芯用于控制和產(chǎn)生振蕩。
尖峰抑制器要求鐵芯材料具有較高的磁導(dǎo)率,以得到較大的電感量;高矩形比可使鐵芯飽和時(shí),電感量應(yīng)迅速下降到零;矯頑力小、高頻損耗低, 否則鐵芯放熱不能正常工作。
尖峰抑制器用途主要表現(xiàn)在減小電流尖峰信號(hào);降低由于電流峰值信號(hào)引起的噪聲;防止開(kāi)關(guān)晶體管的損壞;減低開(kāi)關(guān)晶體管的開(kāi)關(guān)損耗;補(bǔ)償二極管的恢復(fù)特性;防止高頻脈沖電流沖擊激勵(lì)。 作為超小型的線路濾波器使用等方面。
3.2在濾波器中的應(yīng)用
a)不加磁珠測(cè)試結(jié)果
b)加磁珠測(cè)試結(jié)果
c)L線加磁珠測(cè)試結(jié)果
d) N線加磁珠測(cè)試結(jié)果
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。
基于以上磁珠原理和特性,應(yīng)用在開(kāi)關(guān)電源的濾波器中,收效明顯。從測(cè)試結(jié)果便可看到應(yīng)用磁珠的明顯不同。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看到,由于開(kāi)關(guān)電源電路、結(jié)構(gòu)布局、功率的影響,有時(shí)對(duì)差模干擾有很好的抑制作用,有時(shí)對(duì)共模干擾有很好的抑制作用,有時(shí)對(duì)干擾起不到抑制作用反而會(huì)增加噪聲干擾。
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(méi)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。可以根據(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。
聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。
舉報(bào)投訴
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
相關(guān)推薦
開(kāi)環(huán)和閉環(huán)功放的區(qū)別,優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)用場(chǎng)合有什么不同?
問(wèn)下TI的工程師,開(kāi)環(huán)和閉環(huán)功放的區(qū)別,優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)用場(chǎng)合有什么不同?請(qǐng)解釋下,謝謝!
發(fā)表于 11-04 06:33
D類功放的輸出使用電感和磁珠效果有什么區(qū)別?
請(qǐng)問(wèn)D類功放(比如TPA3128D2)的輸出使用電感和磁珠效果有什么區(qū)別?分別對(duì)音質(zhì)或喇叭有什么影響?
發(fā)表于 10-22 06:20
磁珠的工作原理和作用是什么和電感之間的區(qū)別
磁珠的工作原理和作用 工作原理 磁珠,作為磁性電子元器件,其工作原理主要基于電磁感應(yīng)和能量轉(zhuǎn)換的原理。當(dāng)高頻電流通過(guò)
非晶磁環(huán)電感和鐵氧體磁環(huán)電感的區(qū)別
在磁環(huán)電感中,有兩種比較常見(jiàn)的電感類型:非晶磁環(huán)電感和鐵氧體磁環(huán)
磁珠的電感值怎么看
磁珠的電感值可以通過(guò)專門的測(cè)量?jī)x器和方法來(lái)確定。以下是一些常用的測(cè)量方法和步驟: 一、使用LCR表或網(wǎng)絡(luò)分析儀 LCR表和網(wǎng)絡(luò)分析儀是測(cè)量磁珠
磁珠是電感還是電阻
干擾(EMI)。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由鐵氧體材料制成,這種材料在高頻下具有較高的電阻率,能夠有效地將高頻噪聲轉(zhuǎn)化為熱能并散發(fā)掉,從而起到濾波和抑制噪聲的作用。 磁珠,也稱為磁
磁珠和電感怎么區(qū)分好壞
磁珠和電感是電子電路中常用的被動(dòng)元件,它們?cè)跒V波、信號(hào)處理、電源管理等方面發(fā)揮著重要作用。磁珠通
磁珠的參數(shù)有哪些種類
磁珠的參數(shù)種類多樣,這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估磁珠的性能和選擇合適的應(yīng)用場(chǎng)景至關(guān)重要。以下是一些主要的磁
磁珠的參數(shù)怎樣測(cè)量好壞
的電子元件,具有較高的電感值和較低的直流電阻。磁珠的主要作用是抑制高頻噪聲,提高信號(hào)質(zhì)量。磁珠廣
貼片磁珠電感使用中發(fā)熱嚴(yán)重的常見(jiàn)原因
電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《貼片磁珠電感使用中發(fā)熱嚴(yán)重的常見(jiàn)原因.docx》資料免費(fèi)下載
發(fā)表于 05-13 09:16
?1次下載
磁珠濾波的原理是什么?
查閱相關(guān)資料可得,磁珠的原理等效為一個(gè)電感和電阻串聯(lián)組成,故其阻抗等效為感抗和電阻組成。在低頻段,電感起主導(dǎo)作用,高頻段電阻起主導(dǎo)
發(fā)表于 04-27 16:45
貼片磁珠是什么 貼片磁珠和貼片電感有什么區(qū)別
使用萬(wàn)用表測(cè)量電阻值:通過(guò)測(cè)量磁珠引腳兩端的電阻值,可以判斷其是否完好。當(dāng)電阻值小于1歐時(shí),通常表示磁珠處于正常狀態(tài)。
電感與磁珠有什么區(qū)別?
不小的區(qū)別。 電感的磁材料是開(kāi)放的,磁力線(磁感線)一部分通過(guò)磁芯,一部分通過(guò)空氣,會(huì)對(duì)周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)干擾(也有一些
貼片電感和貼片磁珠的特性?如何在貼片電感和貼片磁珠中進(jìn)行選擇?
貼片電感和貼片磁珠的特性有哪些?如何在貼片電感和貼片磁珠中進(jìn)行選擇 ? 貼片
串聯(lián)磁珠的作用
串聯(lián)磁珠是一種常用于實(shí)驗(yàn)室和生物醫(yī)學(xué)研究的材料,具有廣泛的應(yīng)用。它們?cè)谏锓治觥⒎蛛x和純化過(guò)程中起到重要的作用。在本文中,我們將詳細(xì)討論串聯(lián)磁珠
評(píng)論