通過磁滯損耗和渦流損耗的磁珠工作原理分析

我們先前有講過電感的損耗，分為銅損和鐵損，銅損指直流導通電阻，一般不會大。而鐵損就是指磁芯損耗了，主要包括磁滯損耗和渦流損耗。而這兩者主要與磁芯的材質種類有關。下面來看看磁珠是怎么利用磁滯損耗和渦流損耗來工作的。

磁珠在電路中也是用得非常多的，下面是一些經(jīng)常會看到的知識點，或者說是經(jīng)驗吧。

①電感的單位是亨 H，磁珠的單位是歐姆Ω

②電感是儲存能量的，磁珠是通過發(fā)熱來消耗能量的

③磁珠是用來吸收超高頻信號，多用于信號回路及 EMC 對策

不知道同志們想過沒有，這些結論是怎么來的呢？要理解這些，就需要知道磁珠的工作原理，而知道了磁珠的工作原理，這些也就是理所當然的事情了。

磁珠的工作原理

總的來說，磁珠跟電感的原理基本是一樣的，很多廠家也把磁珠歸為電感一類。那么他們的區(qū)別在哪兒呢？

先來看我們使用兩者器件的目的：我們一般使用電感，總希望他是理想電感，損耗越小越好。而我們使用磁珠，就是要利用其損耗，來消掉我們不需要的高頻分量。

我們先前有講過電感的損耗，分為銅損和鐵損，銅損指直流導通電阻，一般不會大。而鐵損就是指磁芯損耗了，主要包括磁滯損耗和渦流損耗。而這兩者主要與磁芯的材質種類有關。下面來看看磁珠是怎么利用磁滯損耗和渦流損耗來工作的。

下面是最簡單的磁珠模型：

dsPIC33 DSC參考設計的主要電路組件

電流流過導線，會產(chǎn)生圍繞導線的環(huán)形磁場，在導線上套上一個磁導率比較大的磁環(huán)，磁環(huán)內部就會有比較大的環(huán)形磁場 B。如果電流是變化的，那么磁場 B 也是變化的。根據(jù)電磁感應定律，變化的磁場產(chǎn)生電場，并且這個電場是環(huán)形的電場。如上圖所示，會在紅色截面上產(chǎn)生環(huán)形的電場。這是如果磁環(huán)的電阻率不是無窮大，那么環(huán)形的電場就會產(chǎn)生環(huán)形的電流，也就是產(chǎn)生熱量了，這個損耗叫渦流損耗。

我們實際中常用的磁珠是上面這種貼片式結構的，一樣也是會有渦流損耗，道理跟上面差不多。

磁滯損耗如何理解呢？

磁芯在外磁場的作用下，材料中的一部分與外磁場方向相差不大的磁疇發(fā)生了‘彈性’轉動，這就是說當外磁場去掉時，磁疇仍能恢復原來的方向；而另一部分磁疇要克服磁疇壁的摩擦發(fā)生剛性轉動，即當外磁場去除時，磁疇仍保持磁化方向。因此磁化時，送到磁場的能量包含兩部分：前者轉為勢能，即去掉外磁化電流時，磁場能量可以返回電路；而后者變?yōu)榭朔Σ潦勾判景l(fā)熱消耗掉，這就是磁滯損耗。

上圖為典型的磁滯曲線，從前面磁滯損耗的理解來看。剩磁 Br 越小，那么磁疇的剛性轉動越少，損耗就越小?；蛘哒f磁滯損耗正比于磁滯回線包圍的面積。

關于磁珠的損耗，我請教過相關電感生產(chǎn)廠家，磁滯損耗占大頭。

小結

其實，上面說的渦流損耗，磁滯損耗，在前幾期講電感，講磁芯時已經(jīng)介紹過了，電感的損耗也是這些。電感和磁珠，本質上沒什么區(qū)別。電感和磁珠的曲線，其實是差不多的，都是倒“V”型的只不過因為使用目的的不同，電感我們一般讓其工作在感性區(qū)域，也就是遠離諧振頻率的頻段，因此，它的單位是 H。而磁珠工作在阻性區(qū)域，也就是諧振頻率附近，因此他的單位是歐姆。

或者這么說，電感和磁珠，如果用數(shù)學公式表示阻抗的話，都是 Z＝R＋jX。

電感，工作在 X 遠大于 R 的頻段，也就是 X 占大頭，此時 X 主要是感抗，那么單位不就是亨了么。既然 X 分量占大頭，R 分量很小，因為只有 R 才能消耗能量，那就主要是儲能的作用了。

磁珠，主要工作在 R 大于 X 的頻段，R 占大頭，那么單位不就是歐姆了么。因為 X 分量占小頭，儲能很少，所以我們說磁珠主要是通過發(fā)熱消耗能量的。

編輯：hfy