磁珠及其在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用(2)

3.2.3 片式電感與片式磁珠的使用
    
    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，而在需要消除不需要的EMI噪聲時(shí)，則使用片式磁珠是最佳的選擇。片式電感的應(yīng)用場(chǎng)合主要有： 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(chē)電子，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。片式磁珠的應(yīng)用場(chǎng)合主要有： 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(pán)、鼠標(biāo)、長(zhǎng)途電信、本地局域網(wǎng)等)，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)，打印機(jī)，錄像機(jī)，電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。

 4 磁珠的選用與應(yīng)用
    
    由于鐵氧體磁珠在電路中使用能夠增加高頻損耗而又不引入直流損耗，而且體積小、便于安裝在區(qū)間的引線或者導(dǎo)線上，對(duì)于1MHz以上的噪聲信號(hào)抑制效果十分明顯，因此可用作高頻電路的去耦、濾波以及寄生振蕩的抑制等。特別對(duì)消除電路內(nèi)部由開(kāi)關(guān)器件引起的電流突變和濾波電源線或其它導(dǎo)線引入電路的高頻噪聲干擾效果明顯。低阻抗的供電回路、諧振電路、丙類(lèi)功率放大器以及可控硅開(kāi)關(guān)電路等，使用鐵氧體磁珠進(jìn)行濾波都是十分有效的。鐵氧體磁珠一般可以分為電阻性和電感性?xún)深?lèi)，使用時(shí)可以根據(jù)需要選取。單個(gè)磁珠的阻抗一般為十至幾百歐姆，應(yīng)用時(shí)如果一個(gè)衰減量不夠時(shí)可以用多個(gè)磁珠串聯(lián)使用，但是通常三個(gè)以上時(shí)效果就不會(huì)再明顯增加了[7]。如圖3示出了利用兩只電感性鐵氧體磁珠構(gòu)成的高頻LC濾波器電路，該電路可有效的吸收由高頻振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號(hào)而不致竄入負(fù)載，并且不降低負(fù)載上的直流電壓。
    
    由于任何傳輸線都不可避免的存在著引線電阻、引線電感和雜散電容，因此，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)在經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)傳輸線后，極易產(chǎn)生上沖及振鈴現(xiàn)象。大量的實(shí)驗(yàn)證明，引線電阻可使脈沖的平均振幅減小，而引線電感和雜散電容的存在，則是產(chǎn)生上沖和振鈴的根本原因。在脈沖前沿上升時(shí)間相同的條件下，引線電感越大，上沖及振鈴現(xiàn)象就越嚴(yán)重，雜散電容越大，則使波形的上升時(shí)間越長(zhǎng)，而引線電阻的增加，將使脈沖的振幅減小。在實(shí)際電路中，可以利用串聯(lián)電阻的方法來(lái)減小和抑制上沖及振鈴。圖4給出了利用一個(gè)電阻性鐵氧體磁珠來(lái)消除兩只快速邏輯門(mén)之間由于長(zhǎng)線傳輸而引起的振鈴現(xiàn)象。
    
    鐵氧體抑制元件還廣泛應(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磁珠，就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)或磁珠專(zhuān)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。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。
    
    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(lèi)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，利用磁環(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(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(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(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?？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歐姆，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[3]。
    
    5 結(jié)論
    
    近年來(lái)，由于電磁兼容的迫切要求，鐵氧體磁珠得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是片式鐵氧體磁珠。在各種現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，為了達(dá)到電磁兼容的要求，幾乎都采用了這類(lèi)元件。但值得注意的是，這類(lèi)元件品種繁多，性能各異，不像阻容元件那樣的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，所以，必須全面了解各種鐵氧體磁珠的特性，并根據(jù)實(shí)際情況，恰當(dāng)?shù)倪x擇與使用這些元件才能收到滿(mǎn)意的效果。