铁氧体磁珠在抑制电磁干扰中的应用
铁氧体磁环抗干扰磁环的原理与作用
铁氧体磁环抗干扰磁环的原理与作用数码设备传输线带有一根圆柱形的东西。
这个是什么呢?是磁环,抗干扰磁环,或者说吸收磁环、铁氧体磁环。
为什么要设置抗干扰磁环?电脑机箱内的主板、CPU、电源、及IDE数据线都工作于很高的频率状态下,所以导致机箱里存在着大量的空间杂散电磁干扰信号,而信号强度也是机箱外的数倍至数十倍!没有磁环的USB线在这个空间内没有采取屏蔽措施,那么这些USB 线就成了很好的天线,接收周围环境中各种杂乱的高频信号,而这些信号叠加在本来传输的信号上,甚至会改变原来传输的有用信号,容易出现问题。
为了提高传输速率及稳定性,也为了减小传输线在传送数据时对其他设备,如声卡的干扰,设计了静电屏蔽层。
这个屏蔽层是由一个较薄的金属箔片或者是多股细铜丝编织成网状做成,应用的是静电场的表面效应原理。
也就是将数据传送线的外表面包上一层金属膜,并将这个屏蔽层与机箱进行接地,就可以很好地将数据线与空间干扰信号隔离!吸收磁环,又称铁氧体磁环,常用于可拆卸的分离时磁环,它是电子电路中常用的抗干扰元件,对于高频噪声有很好的抑制作用,一般使用铁氧体材料(Mn-Zn)制成。
磁环在不同的频率下有不同的阻抗特性,一般在低频时阻抗很小,当信号频率升高磁环表现的阻抗急剧升高。
使正常有用的信号很好的通过,又能很好的抑制高频干扰信号的通过,而且成本低廉。
铁氧体抗干扰磁心特性:铁氧体抗干扰磁心是近几年发展起来的新型的价廉物美的干扰抑制器件,其作用相当于低通滤波器,较好地解决了电源线,信号线和连接器的高频干扰抑制问题,而且具有使用简单,方便,有效,占用空间不大等一系列优点,用铁氧体抗干扰磁心来抑制电磁干扰(EMI)是经济简便而有效的方法,已广泛应用于计算机等各种军用或民用电子设备。
铁氧体是一种利用高导磁性材料渗合其他一种或多种镁、锌、镍等金属在2000℃烧聚而成,在低频段,铁氧体抗干扰磁心呈现出非常低的感性阻抗值,不影响数据线或信号线上有用信号的传输。
叠层型片式磁珠的特性及其应用
1前言各种电子线路中,电磁干扰源产生的电磁干扰杂波,通过传导和辐射途经对线路其它部分或其它电子线路产生电磁干扰。
这一过程中导线起了重要作用,一英寸长的导线在100MHz频率下的电感量约为20nh,其感抗约为12.6Ω,这是不可忽视的。
为了消除电磁干扰,方法之一就是在有源和无源电子元器件的引线上套上一些很小的管形或环形的软磁铁氧体磁芯,利用铁氧体材料的电磁损耗机理有效地消除传导和辐射的电磁干扰噪声。
这种抗电磁干扰的方法既简便又有效,而且成本很低,所以获得了十分广泛的应用。
由于串在引线上用于抗电磁干扰的铁氧体小管或小环有些像一串珍珠,所以它们得到了一个很形象化的名称—磁珠(Bead)。
近年来表面贴装技术(SMT)迅速崛起,传统的插装电路逐步被SMT电路替代,绝大部分带引线的电子元器件均已片式化,变成了无引线或短引线的片式电子元器件。
这样一来,上述的传统磁珠(铁氧体小管或小环)已无法在SMT电路中应用。
为了解决这一困难,国外一些著名的电子元器件公司,如美国的AEM公司、Coilcraft公司、日本TDK、村田、太阳诱电、Tokin等公司,先后开发了片式磁珠(ChipBead)和片式电感器(ChipInductor),以满足SMT电路的需求。
实质上,磁珠就是一个填充磁芯的电感器,利用它的阻抗|Z|在高频下迅速增加的特性和磁性材料的电磁损耗机理来抑制和吸收高频噪声,从而达到抗电磁干扰的目的。
片式磁珠/电感器按结构可分为两大类,即叠层型片式磁珠/电感器(MultilayerChipBead/Inductor,简称MLCB/MLCI)和绕线型片式磁珠/电感器(WoundChipBead/Inductor)。
叠层型片式磁珠/电感器是近年来发展起来的一种高新技术产品,其结构如图1所示。
由图1可以看出,导体线圈完全被磁性铁氧体介质包围,形成一种独石结构。
当电流通过时,激励的磁力线几乎完全被屏蔽在其内部,而不会干扰邻近的其它电子元器件。
铁氧体磁珠的原理及应用
铁氧体磁珠的原理及应用
1 铁氧体磁珠电磁干扰抑制元件
铁氧体磁珠是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。
它的切割方块制造工艺和机械性能与陶瓷相似,颜色为灰黑色。
电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是铁氧体材料,许多厂商都提供专门用于电磁干扰抑制的铁氧体材料。
这种材料的特点是高频损耗非常大。
对于抑制电磁干扰用的铁氧体磁珠,最重要的性能参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。
磁导率μ可以表示为复数,实数部分构成电感,虚数部分代表损耗,随着频率的增加而增加。
因此,它的等效电路为由电感L和铁氧体磁铁电阻R组成的串联电路,L和R 都是频率的函数。
当导线穿过这种铁氧体磁芯时,所构成的电感阻抗在形式上是随着频率的升高而增加,但是在不同频率时其机理是完全不同的。
在低频段,阻抗由电感的感抗构成,低频时R很小,磁芯的磁导率较高,因此电感量较大,L起主要作用,电磁干扰被反射而受到抑制;并且这时磁
芯的损耗较小,整个器件是一个低损耗、高Q特性的电感,这种电感容易造成谐振因此在低频段,有时可能出现使用铁氧体磁珠后干扰增强的现象。
在高频段,阻抗由电阻成分构成,随着频率升高,磁芯的磁导率降低,导致电感的电感量减小,感抗成分减小但是,这时磁芯的损耗增加,电阻成分增加,导致总的阻抗增加,当高频信号通过铁氧体时,电磁干扰被吸收并转。
磁珠参数及作用
一、磁珠的参数概念:采用在高频段具有良好阻抗特性的铁氧体材料烧结面成,专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。
主要参数:标称值:因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆 .一般以100MHz 为标准,比如2012B601,就是指在100MHz的时候磁珠的阻抗为600欧姆。
额定电流:额定电流是指能保证电路正常工作允许通过电流.电感与磁珠的区别:有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈,少于一匝(导线直通磁环)的线圈习惯称之为磁珠;电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件;电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于信号回路,用于EMC对策;磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰.两者都可用于处理EMC、EMI 问题;电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上.在模拟地和数字地结合的地方用磁珠.磁珠有很高的电阻率和磁导率,他等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。
他比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果。
作为电源滤波,可以使用电感。
磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上,磁珠和电感是原理相同的,只是频率特性不同罢了磁珠由氧磁体组成,电感由磁心和线圈组成,磁珠把交流信号转化为热能,电感把交流存储起来,缓慢的释放出去。
磁珠对高频信号才有较大阻碍作用,一般规格有100欧/100mMHZ ,它在低频时电阻比电感小得多。
铁氧体磁珠 (Ferrite Bead) 是目前应用发展很快的一种抗干扰组件,廉价、易用,滤除高频噪声效果显着。
在电路中只要导线穿过它即可(我用的都是象普通电阻模样的,导线已穿过并胶合,也有表面贴装的形式,但很少见到卖的)。
当导线中电流穿过时,铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗,而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。
铁氧体磁珠抗干扰的原理
铁氧体磁珠抗干扰的原理
【大比特导读】铁氧体磁珠是一种发展非常快的抗干扰的组件,它最大的特点就是便宜还好用,只要在电路当中把它加进去,让电流穿过它,它就能发挥对电流几乎没有阻抗的特点,相对较高的电流呢则会产生较大的衰减作用,等于在电路当中串联了一个电感和一个电阻。
铁氧体磁珠是一种发展非常快的抗干扰的组件,它最大的特点就是便宜还好用,只要在电路当中把它加进去,让电流穿过它,它就能发挥对电流几乎没有阻抗的特点,相对较高的电流呢则会产生较大的衰减作用,等于在电路当中串联了一个电感和一个电阻。
打开了其实不仅仅是这样
铁氧体磁珠
其实我们都知道,当两个电磁设备通过电缆连接之后,那么电缆就相当于天线一样傲立在哪里,它们就具备了接收和传播并不相关的电子设备当中传出来的信号,这时候就会出现噪音和不可避免的干扰,而铁氧体磁珠的出现就很好的屏蔽了这些信号之间的干扰,保证电缆不会发送计划之外的其它任何干扰性的信号。
各种各样的铁氧体磁珠
铁氧体磁珠的单位是欧姆,一般以100MHz为标准,简单来说就是在100MHz频率的时候其阻抗相当于600欧姆,怎么样是不是觉得这个小圆柱非常的神器呢,这正是印证了那句老话,好用还不贵,让我们活在更加干净更少干扰的环境当中,铁氧体磁珠是我们最好的朋友们!
你们知道这个小圆柱是干什么的了吧!。
磁珠定义
磁珠的作用磁珠的作用在成品电路板上,我们会看到一些导线或元件的引脚上套有黑色的小磁环,这就是本文要介绍的磁珠。
磁珠的全称为铁氧体磁珠滤波器(另有一种是非晶合金磁性材料制作的磁珠),是一种抗干扰元件,滤除高频噪声效果显著。
铁氧体材料的特点是高频损耗非常大,具有很高的导磁率,使电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最校当磁珠中有电流穿过时,铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗,而对较高频率的电流会产生较大的衰减。
对于抑制电磁干扰用的铁氧体,最重要的性能参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。
它的等效电路为一个电感和一个电阻串联,两个元件的值都与磁珠的长度成比例。
当导线穿过这种铁氧体磁芯时,所构成的电感阻抗是随着频率的升高而增加。
高频电流在其中以热量形式散发。
在低频段,阻抗由电感的感抗构成。
低频时R很小,磁芯的磁导率较高,因此电感量较大,L起主要作用,电磁干扰被反射而受到抑制,并且这时磁芯的损耗较小.整个器件是一个低损耗,高Q特性的电感。
这种电感容易造成谐振.因此在低频段有时可能出现使用铁氧体磁珠后,干扰增强的现象。
在高频段,阻抗由电阻成分构成,随着频率升高,磁芯的磁导率降低,导致电感的电感量减小,感抗成分减校这时磁芯的损耗增加,电阻成分增加,导致总的阻抗增加。
当高频信号通过铁氧体时,电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。
铁氧体磁珠广泛应用于印制电路板,如在印制板的电源线入口端套上磁珠(较大的磁环),就可以滤除高频干扰。
铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰,它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。
电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件。
电感多用于电源滤波回路,侧重于抑制传导性干扰;磁珠多用于信号回路,主要用于EMI(电磁兼容)方面。
磁珠用来吸收超高频信号,例如在一些RF电路、PLL、振荡电路、含超高频存储器电路等,都需要在电源输入部分加磁珠。
磁珠的单位是欧姆,是按照它在某一频率下产生的阻抗来标称的。
铁氧体
铁氧体(铁氧体磁环-铁氧体磁珠)在抑制电磁干扰(EMI)中的应用用铁氧体磁性材料抑制电磁干扰(EMI)是经济简便而有效的方法,已广泛应用于计算机等各种军用或民用电子设备。
那么什么是铁氧体呢?如何选择,怎样使用铁氧体元件呢?这篇文章将对这些问题作一简要介绍。
一、什么是铁氧体抑制元件铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料,它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似。
但颜色为黑灰色,故又称黑磁或磁性瓷。
铁氧体的分子结构为MO·Fe2O3,其中MO为金属氧化物,通常是MnO或ZnO。
衡量铁氧体磁性材料磁性能的参数有磁导率μ,饱和磁通密度Bs,剩磁Br和矫顽力Hc等。
对于抑制用铁氧体材料,磁导率μ和饱和磁通密度Bs是最重要的磁性参数。
磁导率定义为磁通密度随磁场强度的变化率。
μ=△B/△H对于一种磁性材料来说,磁导率不是一个常数,它与磁场的大小、频率的高低有关。
当铁氧体受到一个外磁场H作用时,例如当电流流经绕在铁氧体磁环上的线圈时,铁氧体磁环被磁化。
随着磁场H的增加,磁通密度B增加。
当磁场H场加到一定值时,B值趋于平稳。
这时称作饱和。
对于软磁材料,饱和磁场H只有十分之几到几个奥斯特。
随着饱和的接近,铁氧体的磁导率迅速下降并接近于空气图1 铁氧体的B-H曲线的导磁率(相对磁导率为1)如图1所示。
导率,它构成磁性材料的电感。
虚数部分μ"代表损耗,如图2所示。
μ=μ'-jμ"图2 铁氧体的复数磁导率磁导率与频率的关系如图3所示。
在一定的频率范围内μ'值(在某一磁场下的磁导率)保持不变,然后随频率的升高磁导率μ'有一最大值。
频率再增加时,μ'迅速下降。
代表材料损耗的虚数磁导率μ"在低频时数值较小,随着频率增加,材料的损耗增加,μ"增加。
如图3所示,图中tanδ=μ"/μ'图3 铁氧体磁导率与频率的关系图4 铁氧体抑制元件的等效电路(a)和阻抗矢量图(b)二、铁氧体抑制元件的阻抗和插入损耗当铁氧体元件用在交流电路时,铁氧体元件是一个有损耗的电感器,它的等效电路可视为由电感L和损耗电阻R组成的串联电路,如图4所示。
电路板上的磁珠
电路板上的磁珠(2012-05-07 17:41:27)转载▼分类:电路板设计标签:it1。
一偏详细的文章(转)磁珠的应用一、磁珠的原理磁珠的主要原料为铁氧体。
铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。
铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金,它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似,颜色为灰黑色。
电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是铁氧体材料,许多厂商都提供专门用于电磁干扰抑制的铁氧体材料。
这种材料的特点是高频损耗非常大,具有很高的导磁率,他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。
对于抑制电磁干扰用的铁氧体,最重要的性能参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。
磁导率μ可以表示为复数,实数部分构成电感,虚数部分代表损耗,随着频率的增加而增加。
因此,它的等效电路为由电感L和电阻R组成的串联电路,L和R都是频率的函数。
当导线穿过这种铁氧体磁芯时,所构成的电感阻抗在形式上是随着频率的升高而增加,但是在不同频率时其机理是完全不同的。
在低频段,阻抗由电感的感抗构成,低频时R很小,磁芯的磁导率较高,因此电感量较大,L起主要作用,电磁干扰被反射而受到抑制,并且这时磁芯的损耗较小,整个器件是一个低损耗、高Q特性的电感,这种电感容易造成谐振因此在低频段,有时可能出现使用铁氧体磁珠后干扰增强的现象。
在高频段,阻抗由电阻成分构成,随着频率升高,磁芯的磁导率降低,导致电感的电感量减小,感抗成分减小但是,这时磁芯的损耗增加,电阻成分增加,导致总的阻抗增加,当高频信号通过铁氧体时,电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。
铁氧体抑制元件广泛应用于印制电路板、电源线和数据线上。
如在印制板的电源线入口端加上铁氧体抑制元件,就可以滤除高频干扰。
铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰,它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。
两个元件的数值大小与磁珠的长度成正比,而且磁珠的长度对抑制效果有明显影响,磁珠长度越长抑制效果越好。
FerriteBeadInductor简介
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应用领域
磁珠的主要作用用于高频的隔离,但对低频没有影响 的场所,例如:电源的隔离,信号的滤波等。选择时 主要看它的标称的频率和阻抗是不是满足设计的要求。 其次关心:封装,通过的电流等
在数模场合使用磁珠可有效的减小数字对模拟部分的 干扰和耦合。
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需要拓展的方面
更高频段(Murata的Bead可达6GHz,即100MHz to6GHz ) 宽滤波带宽 更高额定电流(如太阳诱电的产品最大可达6A) 更高滤波效率(滤波段的大电阻) 滤波段电阻更稳定 温度特性更好 防串扰,高密度贴片mounting
三维尺寸
(零点几到几毫米)
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内部结构
参见PDF档
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产品命名
以太阳诱电的 MULTILAYER FERRITE CHIP BEADS BK SERIES 为例:
BK1608HS121-T0
BK:(Type) multilayer Ferrite Chip Beads
1068:(External Dimensions[LxW][mm])
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1.6x0.8
HS:(Material [ Refer to impedance curve for material differences])
121:(Impedance[Ω ]) 120Ω -:(Characteristics) Standard Products
T:(Packaging) Tape & Reel
各厂家Test方法不一样,选用产品时要注重实地检验
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特性曲线的附带参数
一般与曲线图附带的还有:
铁氧体抗干扰磁环
铁氧体抗干扰磁环
铁氧体抗干扰磁环是一种电子元件,也被称为铁氧体磁珠或铁氧体扼流圈。
它是由铁氧体材料制成的,具有高频阻抗特性和抗电磁干扰能力。
铁氧体抗干扰磁环的工作原理是通过在电路中引入一个高频阻抗,来抑制高频噪声和电磁干扰。
当高频电流通过磁环时,会在磁环中产生一个磁场,这个磁场会与高频电流相互作用,从而降低高频噪声和电磁干扰的强度。
铁氧体抗干扰磁环广泛应用于电子设备中,如计算机、手机、电视、音响等。
它们可以用于抑制电源线、信号线和数据线中的高频噪声和电磁干扰,从而提高设备的抗干扰能力和稳定性。
总的来说,铁氧体抗干扰磁环是一种非常有用的电子元件,它可以有效地抑制高频噪声和电磁干扰,提高设备的性能和可靠性。
磁珠选型与应用知识
磁珠选型与应用知识磁珠的全称为铁氧体磁珠滤波器(还有一种是非晶合金磁性材料制作的磁珠),是一种抗干扰元件,滤除高频噪声成效显著。
磁珠的要紧原料为铁氧体。
铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。
铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金,它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似,颜色为灰黑色。
磁珠有很高的电阻率和磁导率,他等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率转变。
他比一般的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,因此能在相当宽的频率范围内维持较高的阻抗,从而提高调频滤波成效。
磁珠的电路符号确实是电感,可是型号上能够看出利用的是磁珠。
在电路功能上,磁珠和电感是原理相同的,只是频率特性不同罢了。
一、磁珠的型号命名方式(风化高科系列磁珠为例)磁珠的型号一样由以下五部份组成: 第一部份:类别,多用字母表示.第二部份:尺寸,用数字表示(英制)第三部份:材料,用字母表示,其中X代表小型。
第四部份:阻抗,100MHz时阻抗第五部份:包装方式,用字母表示如某型号磁珠命名如下铁氧叠层片式磁珠(一般型)Ferrite chip beads尺寸:1005 (0402)1608(0603)2021(0805)产品规格命名方式:CBG 100505/、160808/ 202109、V 121 T↓↓↓↓↓叠层片式规格尺寸材料阻抗包装方式通用型磁珠应指出的是,目前磁珠型号命名方式各生产厂有所不同,尚无统一的标准。
二、磁珠的结构特点铁氧体磁珠(Ferrite Bead) 是目前应用进展专门快的一种抗干扰组件,廉价、易用,滤除高频噪声成效显着。
在电路中只要导线穿过它即可(我用的都是象一般电阻样子的,导线已穿过并胶合,也有表面贴装的形式,但很少见到卖的)。
当导线中电流穿过时,铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗,而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。
高频电流在其中以热量形式散发,其等效电路为一个电感和一个电阻串联,两个组件的值都与磁珠的长度成比例。
电磁兼容中的屏蔽方法应用
电磁兼容中的屏蔽方法应用摘要:随着电子技术的发展,电磁兼容中屏蔽技术也受到了人们的关注。
它的出现带来了很大的便利,无论是在生活上还是工作上。
为了这种技术能够得到更好地应用,文本对电磁兼容设计和屏蔽技术进行了分析,并在此基础上对其具体应用进行了阐述。
期望通过这些分析可以让人们更好地认识该技术,实现这种技术广泛应用。
关键词:电磁兼容;屏蔽方法;应用引言在电子技术快速发展的背景下,电磁兼容也逐渐走入人们视野中,它是电子系统设计中必须考虑的问题。
在最早的时候,这种技术仅仅考虑到了射频干扰,即无线电通信、广播对电子系统的影响。
但随着技术的发展,电磁干扰种类也变得更加多样化,给电子系统良好运行产生了一些负面的作用。
为此,对电磁兼容中屏蔽技术进行一定的探究是显得非常有必要。
通过这方面研究,可以为电子系统运用带来一个良好工作环境,从而保证系统正常地运行。
一、电磁兼容设计分析(一)电磁兼容设计的目的在对电磁兼容问题进行探究时,主要任务有两个,第一个就是保证相关机器在运行的时候,不会产生超出电磁兼容标准所规范的噪声源,以免出现设备噪声过大的情况。
另外一个目的就是保证设备在同一个电磁环境下,不受到其他外界的干扰,同时也不会干扰到其他设备,保证设备的正常运行。
所以对这方面的问题进行探究是很有意义的,在具体操作中要提高对这方面的重视程度。
(二)电磁兼容设计成本在实际中,要想实现成本的降低,设计人员最好是在技术研发阶段,就对其中存在的问题进行解决。
据相关的实践表明,如果是在生产阶段对电磁兼容的问题进行解决的话,其所花费的成本要比设计阶段大很多,一般都要花费几十倍甚至上百倍费用来解决相应的问题。
电磁兼容与电力系统的发展,两者具有密切的关系,可以说电磁兼容存在于电子产品整个设计过程中。
因此对于电磁兼容设计成本进行研究是非常有意义的。
(三)电磁兼容设计的方法为了保证弱电设备良好工作,提高其抗干扰能力,在电磁兼容设计中,经常会使用分离、隔离、屏蔽、滤波和保护的方式,对电磁干扰进行屏蔽。
磁环的工作原理及应用
磁环的工作原理及应用铁氧体抗干扰磁心特性铁氧体抗干扰磁心是近几年发展起来的新型的价廉物美的干扰抑制器件,其作用相当于低通滤波器,较好地解决了电源线,信号线和连接器的高频干扰抑制问题,而且具有使用简单,方便,有效,占用空间不大等一系列优点,用铁氧体抗干扰磁心来抑制电磁干扰(E MI)是经济简便而有效的方法,已广泛应用于计算机等各种军用或民用电子设备。
铁氧体是一种利用高导磁性材料渗合其他一种或多种镁、锌、镍等金属在2000℃烧聚而成,在低频段,铁氧体抗干扰磁心呈现出非常低的感性阻抗值,不影响数据线或信号线上有用信号的传输。
而在高频段,从10MHz左右开始,阻抗增大,其感抗分量仍保持很小,电阻性分量却迅速增加,当有高频能量穿过磁性材料时,电阻性分量就会把这些能量转化为热能耗散掉。
这样就构成一个低通滤波器,使高频噪音信号有大的衰减,而对低频有用信号的阻抗可以忽略,不影响电路的正常工作。
EMI吸收环/珠是一种用铁氧体制成的元件,是一种吸收损耗型元件。
其特性表现为:吸收高频信号并将吸收的能量转化成热能耗散掉,从而达到抑制高频干扰信号沿导线传输的目的,其等效阻抗中电阻值分量是频率的函数,随着频率而变化。
EM I 吸收环 / 珠有效频段为2 1000MHz,性能最佳频段则为5 200MHz ,在此频段吸收阻抗维持为一个常数。
EMI吸收环/ 珠选择时要注意:通过电流大小正比于元件体积,两者失调,易造成饱和,降低元件性能,避免饱和的有效方法是将电源的两根线(正、负或火、地)同时穿过一个磁环。
磁环在使用中还有一个较好的方法是让穿过磁环的导线反复串几下,一来可提高穿过环的面积,增加等效吸收长度,二来充分利用磁环具有磁滞特点,改善低端特性。
磁珠在开关电源EMC设计中的应用
铁氧体抑制元件广泛应用于印制电路板、电源线和数据线上。如在印制板的电源线入口端加上铁氧体抑制元件,就可以滤除高频干扰。铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线能力。
磁珠的原理和特性
当电流流过其中心孔中的导线时,便会是磁珠内部产生循环流动的磁道。用于EMI控制的铁氧体配制时,应当可以把大部分磁通作为材料中的热散掉。这个现象可以由一个电感器和一个电阻器的串联组合来模拟。如图2所示
由于铁氧体可以衰减较高频同时让较低频几乎无阻碍地通过,故在EMI控制中得到了广泛地应用。用于EMI吸收的磁环/磁珠可制成各种的形状,广泛应用于各种场合。如在PCB板上,可加在DC/DC模块、数据线、电源线等处。它吸收所在线路上高频干扰信号,但却不会在系统中产生新的零极点,不会破坏系统的稳定性。它与电源滤波器配合使用,可很好的补充滤波器高频端性能的不足,改善系统中滤波特性。广大开关电源专业研究人员,应充分发挥技术优势,把磁环、磁珠等铁氧体材料灵活应用到开关电源的开发中去,使其在开关电源设计中发挥更大的作用,以提高产品的EMC性,并且减小体积、降低成本。
不同的铁氧体抑制元件,有不同的最佳抑制频率范围。通常磁导率越高,抑制的频率就越低。此外,铁氧体的体积越大,抑制效果越好。在体积一定时,长而细的形状比短而粗的抑制效果好,内径越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情况下,还存在铁氧体饱和的问题,抑制元件横截面越大,越不易饱和,可承受的偏流越大。
磁珠的原理及应用-振华富电子
磁珠的原理及应用 深圳振华富电子有限公司 陆松杰王立忠 一、磁珠的基本原理 1.1 引言由于电磁兼容的迫切要求,电磁干扰(EMI)抑制元件获得了广泛的应用。
然而实际应用中的电磁兼容问题十分复杂,单单依靠理论知识是完全不够的,它更依赖于广大电子工程师的实际经验。
为了更好地解决电子产品的电磁兼容性这一问题,还要考虑接地、电路与PCB板设计、电缆设计、屏蔽设计等问题。
本文通过介绍磁珠的基本原理和特性来说明它在电子设备的电磁兼容设计中的重要性与应用,以期为设计者在设计新产品时提供必要的参考。
1.2 磁珠的特点磁珠的主要原料为铁氧体。
这种材料的特点是高频损耗非常大,具有很高的导磁率,它可以使电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。
铁氧体材料通常应用于高频情况,因为在低频时它们损耗很小主要呈现电感特性。
在高频情况下,它们主要呈现电抗特性并且随频率改变。
磁珠,实质上虽然是一个感性元件,但在功能、作用与组成上也有它的特点。
电感的基本功能是电路谐振和扼流电抗。
主要用于高频振荡、高频扼流和高频滤波等。
磁珠的主要功能是消除存在于线路中的高频噪声,扮演着高频电阻(衰减器)的角色,它允许直流信号和较低频信号通过,能滤除20MHz以上的高频信号。
主要应用于模拟电路和数字电路之间的滤波隔离,I/O(输入/输出)端口电路,射频(RF)电路和易受干扰的逻辑设备之间,电源电路以及需要抑制EMI等场合。
1.3磁珠的参数磁珠主要有三个参数,阻抗值(Z)、额定电流(Ir)、直流电阻(DCR)。
磁珠阻抗值的单位是欧姆,因为磁珠的阻抗是按照它在某一频率点产生的阻抗值来标称的。
阻抗Z是磁珠中最重要的参数,阻抗Z可表示为:Z =√R(f)2+〔X(f)〕2 (1)式中:电阻R(f)和感抗X(f) 均为频率的函数。
阻抗Z的大小与频率紧密相关,通常产品手册上所给出磁珠的阻抗是表示在100MHz频率点的测量值,一般阻抗值(Z)的误差范围是±25%。
共模滤波器和磁珠
共模滤波器和磁珠在抑制电磁干扰方面具有不同的特性和应用。
共模滤波器:主要被应用于抑制信号线缆上的共模噪声,提高信号的抗干扰能力。
其工作原理是利用电感器和电容器的组合来吸收和旁路共模噪声,从而消除信号线缆上的电磁干扰。
共模滤波器通常由两个绕线电感器和两个电容元件组成,它们被放置在铁氧体磁芯上以增强效果。
这种滤波器特别适用于需要高速信号传输的应用,如USB、HDMI等接口。
磁珠:磁珠是一种将噪声转换为热能的元件,常被用于电源线和地线中以抑制噪声。
其工作原理是将噪声的能量吸收并转换为热能,从而达到消除噪声的目的。
磁珠具有电阻和电感的特性,可以吸收高频噪声并将其转换为热能散发掉。
磁珠的应用范围较广,但通常适用于低频信号端口和地线噪声抑制。
总的来说,共模滤波器和磁珠在抑制电磁干扰方面具有不同的特性和应用。
在实际应用中,可以根据具体需求选择适合的元件来达到最佳的抗干扰效果。
用铁氧体模型进行抑制电磁干扰的分析
匝; 因此 磁珠上 导线 匝数 的最小 值是 1 .
这些 常 数 是 通 过 实 际磁 芯 参 数 的 测量 得 到 的 ( 度、 径、 长 外 内径 为 04 ×0 2 . 8的磁 珠 被用 、 3 . ×0 0 作标准 磁珠 ,所 有其 他的 磁珠 以此 标准 换算 )借助 , HP49A 阻 抗 分 析器 ,在 一 台 粥 上 运 行 曲线 调 15
使用基本殂抗乘法 器为磁珠建立模 型 , 运用 Ppc 氧体磁珠 模型对 两种铁 了铁氧体磁珠模型 的使 用及其抑制 E ( MI 电磁 干扰) 的分 析以及铁氧体模型的局 限性 。 关键词:铁氧体模型 ; 珠 ;MIP pc 磁 E ;Si e 中国分类号 : TM14 3 5 , 文献标 识码 : A
Ke r s: er ma n t o e EM I P pc ywo d fro g ei c r ; c ; S ie Ab ta t n t i p p r ee ti c aa tr t s s rc :I hs a e , lcr h r cei c ,mo eig,s uain o er ma n t o e r nr - c s i dl n i lt f ro g ei c r saeito m o f c d cd,a d a y _ ol ue n s i EM Irsr iigwi ro g ei c rsi p ee td h r b . 坫 e tann t f r ma n t o e s rs n e e e y h e c
An l ss 01EM IRe ta ni t r o a ne i r a i 1 y sr i ng wih Fe r m g tcCo e
W ANG Jn - , X a gl g L A ig l DU i - n , I NG o i n i 1 3
低温锰锌铁氧体磁环
低温锰锌铁氧体磁环
低温锰锌铁氧体磁环是一种电子电路中常用的抗干扰元件,也被称为铁氧体磁环或简称磁环。
它由各种氧化铁混合物组成的一种烧结磁性金属氧化物,具有高磁导率和高磁通密度的特点。
在低于1MHz的频率时,锰锌铁氧体磁环具有较低的损耗特性,因此在几百KHZ至30MHZ的频率范围内表现出良好的低频阻抗性能。
在电子电路中,磁环起着滤除电磁干扰的重要作用。
不同的磁环对使用不同频率的电磁干扰有不同的抑制效果。
锰锌铁氧体磁环特别适合抑制低频段的电磁干扰,而镍锌铁氧体磁环则更适合抑制高频段的电磁干扰。
磁环的阻抗特性随着频率的变化而变化,一般在低频时阻抗很小,当信号频率升高时,磁环的阻抗急剧升高,从而有效地抑制高频干扰信号的通过。
此外,磁环的滤波效果与电路的阻抗有关,电路的阻抗越低,磁环的滤波效果越好。
为了避免磁环对电源线的滤波效果降低,可以将电源线与电源回流线同时穿过磁环。
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RH类磁环(镍锌磁环)产品主要应用于电脑周边线、电源线、打印机线、显示器、数码相机、通讯设备等方面。
T 类磁环(锰锌磁环) T型磁芯只要用于滤波、电感线圈和变压器。
铁氧体(铁氧体磁环-铁氧体磁珠)在抑制电磁干扰(EMI)中的应用用铁氧体磁性材料抑制电磁干扰(EMI)是经济简便而有效的方法,已广泛应用于计算机等各种军用或民用电子设备。
那么什么是铁氧体呢如何选择,怎样使用铁氧体元件呢这篇文章将对这些问题作一简要介绍。
一、什么是铁氧体抑制元件铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料,它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似。
但颜色为黑灰色,故又称黑磁或磁性瓷。
铁氧体的分子结构为MO·Fe2O3,其中MO为金属氧化物,通常是MnO或ZnO。
衡量铁氧体磁性材料磁性能的参数有磁导率μ,饱和磁通密度Bs,剩磁Br和矫顽力Hc等。
对于抑制用铁氧体材料,磁导率μ和饱和磁通密度Bs是最重要的磁性参数。
磁导率定义为磁通密度随磁场强度的变化率。
μ=△B/△H对于一种磁性材料来说,磁导率不是一个常数,它与磁场的大小、频率的高低有关。
当铁氧体受到一个外磁场H作用时,例如当电流流经绕在铁氧体磁环上的线圈时,铁氧体磁环被磁化。
随着磁场H的增加,磁通密度B增加。
当磁场H场加到一定值时,B值趋于平稳。
这时称作饱和。
对于软磁材料,饱和磁场H只有十分之几到几个奥斯特。
随着饱和的接近,铁氧体的磁导率迅速下降并接近于空气的导磁率(相对磁导率为1)如图1所示。
图1 铁氧体的B-H曲线铁氧体的磁导率可以表示为复数。
实数部分μ'代表无功磁导率,它构成磁性材料的电感。
虚数部分μ"代表损耗,如图2所示。
μ=μ'-jμ"图2 铁氧体的复数磁导率磁导率与频率的关系如图3所示。
在一定的频率范围内μ'值(在某一磁场下的磁导率)保持不变,然后随频率的升高磁导率μ'有一最大值。
频率再增加时,μ'迅速下降。
代表材料损耗的虚数磁导率μ"在低频时数值较小,随着频率增加,材料的损耗增加,μ"增加。
如图3所示,图中tanδ=μ"/μ'图3 铁氧体磁导率与频率的关系图4 铁氧体抑制元件的等效电路(a)和阻抗矢量图(b)二、铁氧体抑制元件的阻抗和插入损耗当铁氧体元件用在交流电路时,铁氧体元件是一个有损耗的电感器,它的等效电路可视为由电感L和损耗电阻R组成的串联电路,如图4所示。
铁氧体元件的等效阻抗Z是频率的函数Z(f)=R(f)+jωL(f)=Kωμ"(f)+jKωμ'(f)式中:K是一个常数,与磁芯尺寸和匝数有关,ω为角频率。
损耗电阻R和感抗jωL都是频率的函数,图5是材料850磁珠的阻抗、感抗和电阻与频率的关系。
在低频端(<10MHz)阻抗小于10Ω,随着频率的增加,由于电阻分量增加,使阻抗增加,电阻逐渐成为主要部分。
在频率超过100MHz时,磁珠的阻抗将大于100Ω。
这样就构成一个低通滤波器,使高频噪音信号有大的衰减,而对低频有用信号的阻抗可以忽略,不影响电路的正常工作。
这种滤波器优于普通纯电抗滤波器。
后者会产生谐振,造成新的干扰,而铁氧体磁珠则没有这种现象。
图5 铁氧体的阻抗与频率的关系铁氧体抑制元件应用时的等效电路如图6所示。
图中Z为抑制元件的阻抗,Zs 和ZL分别为源阻抗和负载阻抗,Z为铁氧体抑制元件的阻抗。
通常用插入损耗表示抑制元件对EMI信号的衰减能力。
器件的插入损耗越大,表示器件对EMI噪音抑制能力越强。
图6 铁氧体抑制元件应用电路插入损耗的定义为 式中:P1、V1分别为抑制元件接入前,负载上的功率和电压。
P2、V2分别为抑制元件接入后,负载上的功率和电压。
插入损耗和抑制元件的阻抗有如下关系:要充分发由上式可见,在源阻抗和负载阻抗一定时抑制元件的阻抗越大,抑制效果越好。
由于抑制元件的阻抗是频率的函数,所以插入损耗也是频率的函数。
抑制元件的阻抗包括感抗和电阻部分,两部分对插入损耗都有贡献。
在低频时,铁氧体的μ"的值较小,损耗电阻较小,主要是感抗起作用。
在高频端,铁氧体的μ'值开始下降,而μ"值增大,所以损耗起主要作用。
低频时,EMI信号被反射而受到抑制,在高频端,EMI信号被吸收并转换成热能。
三、铁氧体抑制元件的应用铁氧体抑制元件广泛应用于PCB,电源线和数据线上。
1、铁氧体抑制元件在PCB上的应用铁氧体抑制元件广泛应用于PCB、电源线和数据线上。
PCB上的EMI源来自周期开关的数字电路,电源线或信号线会将高频噪声传导或辐射出去。
在电源线和地之间加一个去耦电容,使高频噪音短路,但是去耦电容常常会引起高频谐振,造成新的干扰。
在电路板的电源进口加上铁氧体抑制磁珠会有效地将高频噪音衰减掉。
电源线会把外界电网的干扰、开关电压的噪音传到主机。
在电源的出口和PCB电源线的入口设置铁氧体抑制元件,即可抑制电源与PCB之间高频干扰的传输,也可抑制PCB之问高频噪音的相互干扰。
铁氧体抑制元件最常用的地方就是信号线,例如在计算机中,EMI信号会通过主机到键盘的电缆传人到主机的驱动电路,而后耦合到CPU,使其不能正常工作。
主机的数据或噪音也可通过电缆线辐射出去。
铁氧体磁珠可用在驱动电路与键盘之间,将高频噪音抑制。
由于键盘的工作频率在1MHZ左右.数据可以几乎无损耗地通过铁氧体磁珠。
EMI设计的首要方法是抑源法,即在PCB上的EMI源将EMI抑制掉。
这个设计思想是将噪音限制在小的区域,避免高频噪音耦合到其他电路,而这些电路通过连线可能产生更强的辐射。
PCB上的EMI源来自周期开关的数字电路。
其高频电流在电源线和地之间产生一个共模电压降,造成共模干扰。
电源线或信号线会将IC开关的高频噪声传导或辐射出去。
在电源线和地之间加一个去耦电容,使高频噪音短路,但是去耦电容常常会引起高频谐振,造成新的干扰。
在电路板的电源进口加上铁氧抑制磁珠会有效的将高频噪音衰减掉。
2、铁氧体抑制元件在电源线上的应用电源线会把外界电网的干扰、开关电源的噪音传到主机。
在电源的出口和PCB电源线的入口设置铁氧体抑制元件,既可抑制电源与PCB之间的高频干扰的传输,也可抑PCB之间高频噪音的相互干扰。
值得注意的是,在电源线上应用铁氧体元件时有DC偏流存在。
铁氧体的阻抗和插入损耗随着DC偏流的增加而减少。
当偏流增加到一定值时,铁氧体抑制元件会出现饱和现象。
在EMC设计时要考虑饱和或插入损耗降低的问题。
铁氧体的磁导率越低,插入损耗受DC偏流的影响越小,越不易饱和。
所以用在电源线上的铁氧体抑制元件,要选择磁导率低的材料和横截面积大的元件。
当偏流较大时,可将电源的出线(AC的火线,DC的十线)与回线(AC的中线,DC的地线)同时穿入一个磁管。
这样可避免饱和,但这种方法只抑制共模噪音。
3、铁氧体抑制元件在信号线上的应用铁氧体抑制元件最常用的地主就是信号线,例如在计算机中,EMI信号会通过主机到键盘的电缆线传入到主机的驱动电路,而后耦到CPU,使其不能正常工作。
主机的数据或噪音也可通过电缆线传出去。
铁氧体磁珠可用在驱动电路与键盘之间,将高频噪音抑制。
由于键盘的工作频率在1MHz左右,数据可以几乎无损耗地通过铁氧体磁珠。
偏平电缆也可用专用的铁氧体抑制元件,将噪音抑制在其辐射之前。
4、铁氧体抑制元件的选择铁氧体抑制元件有多咱材料和各种形状、尺寸供选择。
为选择合适的抑制元件,使对噪音的抑制更有效,设计者必须知道需要抑制的EMI信号的频率和强度,要求抑制的效果即插入损耗值以及允许占用的空间包括内径、外径和长度等尺寸。
4-1铁氧体材料的选择不同的铁氧体抑制材料,有不同的最佳抑制频率范围,与磁导率有关。
通常材料的磁导率越高,适用抑制的频率就越低。
下面是常用的几种抑制铁氧体材料的适用频率范围:磁导率最佳抑制频率范围125 >200MHz850 30MHz~200MHz2500 10MHz~30MHz5000 <10MHzRH类磁环:材质优良,无铅环保,规格齐全.属于软性铁氧体抗干扰磁芯(滤波磁芯、铁粉芯)系列、抗EMI磁环系列.该磁环主要应用于办公设备(电脑显示器、打印机、复印机、数码相机、通讯设备、电源、USB)的数据线以及电力传输的电线等方面.T类磁芯:材质优良,无铅环保,规格齐全.属于软性铁氧体抗干扰磁芯(滤波磁芯、铁粉芯)系列、抗EMI磁环系列.该磁芯主要应用于办公设备(电脑显示器、打印机、复印机、数码相机、通讯设备、电源、USB)的数据线以及电力传输的电线等方面.EMI/EMC磁环,磁芯在有DC或低频AC偏流情况下,要考虑到抑制性能的下降和饱和,尽量选用磁导率低的材料。
EMI吸收磁环/磁珠的吸收干扰能力是用其阻抗特性来表征的。
在低频段呈现非常低的感性阻抗值,不影响数据线或信号线上有用信号的传输。
在高频段,约为10MHz左右开始,阻抗增大,其感抗成分保持很小,电阻性分量却迅速增加,将高频段EMI干扰能量以热能形式吸收耗散。
通常用两个关键点频率25MHz和100MHz处电阻值来标定EMI吸收磁环/磁珠的吸收特性。
4-2铁氧体抑制元件尺寸的选择铁氧体材料选定之后,需要选定抑制元件的形状和尺寸。
抑制元件的形状和影响到对噪音抑制的效果。
一般来说,铁氧体的体积越大,抑制效果越好。
在体积一定时,长而细的形状比短而而粗的形状的阻抗要大,抑制效果更好。
但在有DC或AC偏流的情况下,要考虑到饱和问题。
铁氧体抑制元件的横截面积越大,越不易饱和,可承受的偏流越大。
另外,铁氧体的内径越小,抑制效果越好。
总之,铁氧体抑制元件选择的原则是,在使用空间允许的条件下,选择尽量长,尽量厚和内孔尽量小的铁氧体抑制元件。
5、铁氧体抑制元件的安装同样的铁氧体抑制元件,由于安装的位置不同,其抑制效果会有很大区别。
在大部分情况下,铁氧体抑制元件应安装在尽可能接近干扰源的地方。
这样可以防止噪音耦合到其他地方,在那些地方可能噪音更难以抑制。
但是在I/O电路,在导线或电缆进入或引出屏蔽壳的地方,铁氧体器件,应尽可能靠近屏蔽壳的进出口处,以避免噪音在经过铁氧体抑制元件之前耦合到其他地方。
铁氧体磁管穿在电缆上后要用热缩管封好。
6、铁氧体抑制元件在静电上的应用静电干扰属高频段的干扰(1~2ns, 500MHZ以上),铁氧体可缓变电压(电流)幅度。
一般选取原则是磁导率低,不易饱和,可逆的铁氧体(滞回曲线较窄,软磁性材料优先),原因是磁导率高容易饱和,饱和后再对尖峰脉冲无大的影响,主要思想还是靠电磁相互转化,引起一个消减峰值的作用,铁氧体本身不消耗功耗。
挥铁氧体的性能,下面一些注意事项十分重要:A)铁氧体磁环(磁珠)的效果与电路阻抗有关:电路的阻抗越低,则铁氧体磁环(磁珠)的滤波效果越好。